Μονάδα:
Τμήμα ΦυσικήςΒιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών
Ημερομηνία κατάθεσης:
2018-09-18
Συγγραφέας:
Νικολαΐδου Κωνσταντίνα
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Σπυρίδων Γαρδέλης, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τμήμα Φυσικής, ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Μελέτη των οπτοηλεκτρονικών ιδιoτήτων ετεροδομής ZnO πάνω σε μικροδομημένο Si τύπου p
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Μελέτη των οπτοηλεκτρονικών ιδιoτήτων ετεροδομής ZnO πάνω σε μικροδομημένο Si τύπου p
Περίληψη:
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Μελετήθηκαν οι ηλεκτρικές και οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες ετεροεπαφής οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO) πάνω σε υπόστρωμα πυριτίου (Si) και ετεροεπαφής ΖnO πάνω σε υπόστρωμα μικροδομημένου πυριτίου. Το κίνητρο για τη μελέτη των διατάξεων αυτών ήταν η ανάγκη για ανάπτυξη φωτοανιχνευτών, κυρίως στην υπεριώδη περιοχή με παράλληλη αύξηση της φωτοαπόκρισης της ετεροδομής μέσω της μικροδόμησης του υποστρώματος πυριτίου.
Το ZnO είναι ένα πολλά υποσχόμενο διαφανές αγώγιμο οξείδιο (TCO) για χρήση σε οπτοηλεκτρονικές διατάξεις όπως είναι οι φωτοανιχνευτές υπεριώδους ακτινοβολίας (UV), οι φωτοδίοδοι LEDs, και οι ηλιακές κυψελίδες (solar cells). Αυτό συμβαίνει εξ’ αιτίας του μεγάλου ενεργειακού χάσματός του (3.37 eV) και της μεγάλης ενέργειας σύνδεσης εξιτονίου του (60 meV) σε θερμοκρασία δωματίου. Από την άλλη μεριά, το πυρίτιο είναι το υλικό το οποίο χρησιμοποιείται κυρίως ή και αποκλειστικά στη βιομηχανία της μικροηλεκτρονικής και νανοηλεκτρονικής και σε πολλές οπτοηλεκτρονικές εφαρμογές, κυρίως για φωτοανίχνευση και φωτοβολταϊκά.
Στην παρούσα μελέτη αναπτύξαμε μία ετεροεπαφή ZnO/Si και για να αυξήσουμε την απόδοση μιας τέτοιας διάταξης, προχωρήσαμε δημιουργώντας ένα λεπτό υμένιο ZnO πάνω σε μικροδομημένο υπόστρωμα πυριτίου, ώστε να αυξηθεί η απόκριση και η ενεργός περιοχή της ετεροεπαφής σε σύγκριση με το επίπεδο υπόστρωμα πυριτίου. Η μικροδόμηση του πυριτίου έγινε με τη χρήση λέιζερ παλμικής ακτινοβολίας. Το λεπτό υμένιο ZnO, εναποτέθηκε στο υπόστρωμα μέσω της μεθόδου ατομικής εναπόθεσης (ALD) και για τις δύο ετεροεπαφές. Δημιουργήθηκαν μεταλλικές επαφές αλουμινίου (Al) μέσω θερμικής εξάχνωσης σε thermal evaporator. Για τις μεταλλικές επαφές έγινε χρήση μηχανικής μάσκας για το σχηματισμό ηλεκτροδίων και τη σύνδεση της διάταξης σε κύκλωμα. Οι παραπάνω διεργασίες πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο της Δρ. Μαρίας Κάνδυλα στο Ινστιτούτο Θεωρητικής και Φυσικής Χημείας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών.
Οι ηλεκτρικές μετρήσεις ηλεκτρικής έντασης ρεύματος (Ι) για διάφορες τιμές της ηλεκτρικής τάσης (V) έδειξαν ανορθωτική συμπεριφορά διόδου για το επίπεδο δείγμα. Από μετρήσεις φωτορεύματος σε διάφορα μήκη κύματος και οι δύο διατάξεις παρουσίασαν απόκριση σε μεγαλύτερο εύρος μηκών κύματος απο μία επαφή p-n πυριτίου, επιβεβαιώνοντας το ρόλο του μεγαλύτερου ενεργειακού χάσματος του ZnO. Πιο συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα της φωτοαγωγιμότητας εμφάνισαν τρείς διακριτές περιοχές λόγω ενεργειακών καταστάσεων που αφορούν το Si, ηλεκτρικές μεταβάσεις εντός του ενεργειακού χάσματος και μεταξύ των ενεργειακών ζωνών του ZnO. Το σημαντικότερο είναι ότι παρατηρείται σημαντική αύξηση της απόκρισης στην περίπτωση της μικροδομημένης διάταξης.
Συμπερασματικά μελετήθηκαν και συγκρίθηκαν οι οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες των δύο διατάξεων και αξιολογήθηκαν ως προς την εν δυνάμει εφαρμογή τους για φωτοανίχνευση. Στην συγκεκριμένη εργασία προσπαθούμε να εξηγήσουμε τις συγκεκριμένες οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Θετικές Επιστήμες
Λέξεις-κλειδιά:
οπτοηλεκρονικές ιδιότητες, οξείδιο του ψευδαργύρου, πυρίτιο, φωτοανίχνευτές, ετεροεπαφή ZnO/Si, μαύρο πυρίτιο, μικροδομή
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
1
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
25
