Електричні та фотоелектричні властивості органічно-неорганічних Гетеропереходів PEDOT:PSS/n-CdTe

  • Григорій Пархоменко Кафедра електроніки і енергетики, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича https://orcid.org/0000-0001-5358-1505
  • Михайло Солован Кафедра електроніки і енергетики, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна https://orcid.org/0000-0002-1077-5702
  • Андрій Мостовий Кафедра електроніки і енергетики, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна https://orcid.org/0000-0001-9634-0058
  • Іван Орлецький Кафедра електроніки і енергетики, Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, Чернівці, Україна https://orcid.org/0000-0001-5202-8353
  • Віктор Брус Кафедра фізики, Університет Назарбаєва, Нур-Султан, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-8839-124X
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-04
Ключові слова: PEDOT:PSS, CdTe, гетероперехід, фотодетектор, механізми струмопереносу

Анотація

Тонкі плівки PEDOT:PSS знайшли широке використання в якості прозорих покритів в гнучких напівпровідникових приладах в тому числі сонячних елементах. Проте вони доволі мало використовуюся в якості просвітлюючих покриттів в поєднанні з кристалічними підкладками. В даній роботі показано можливість використання тонких плівок PEDOT: PSS як фронтального прозорого провідного шару в гібридних органічно-неорганічних гетеропереходах типу Шотткі PEDOT: PSS/n-CdTe, які були виготовлені шляхом нанесення тонких плівок PEDOT: PSS (використовуючи метод спінкоутингу) на кристалічні підкладки телуриду кадмію. Виміряно та проаналізовано вольт-амперні (в широкому діапазоні температур) та вольт-фарадні (при кімнатній температурі) характеристики гетеропереходів. Встановлено, що гетеропереходи PEDOT: PSS/n-CdTe володіють хорошими діодними властивостями з високим коефіцієнтом випрямлення RR≈105, висотою потенціального бар'єру φ0 = 0,95 еВ та значеннями послідовного Rs = 91 Ом і шунтуючого Rsh = 5,7 × 107 Ом опорів. Аналіз прямих гілок ВАХ гетеропереходів показав, що домінуючі механізми переносу заряду визначаються процесами випромінювальної рекомбінації при малих зміщенях (3kT/e <V <0,3 В) та тунелювання через тонкий збіднений шар при великих зміщенях (0,3 В <V<0,6 В). Вольт-фаратні характеристики побудовані в кординатах Мотта-Шотткі з врахуванням впливу послідовного опору, виміряні при частоті 1 МГц. З ВФХ було визначено величину вбудованого потенціалу Vc= 1,32 В (яка добре корелює з напругою відсічки визначеною з вольт-амперних характеристик) та концентрацію незкомпенсованих донорів у підкладці n-CdTe ND-NA = 8,79 × 1014 см−3. Хоча фотоелектричні параметри неоптимізованих гетеропереходів PEDOT:PSS/n-CdTe низькі, їх фотодіодні характеристики (детективність D*> 1013 Джонс) є досить перспективними для подальшого детального аналізу та вдосконалення. Запропонована концепція гібридного органічно-неорганічного гетеропереходу типу діода Шотткі, також має потенціал для застосування в недорогих γ- та рентгенівських детекторах.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

P. Handler, Science 159, 185 (1968). https://doi.org/10.1126/science.159.3811.185

H. Lin, Irfan, W. Xia, H.N. Wu, Y. Gao, and C.W. Tang, Solar Energy Materials and Solar Cells, 99, 349 (2012). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2012.01.001

Y. Eisen, and A. Shor, Journal of Crystal Growth, 184–185, 1302 (1998), https://doi.org/10.1016/S0022-0248(98)80270-4

V.V. Brus, and P.D. Maryanchuk, Carbon 78, 613 (2014), https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.07.021

H. Parkhomenko, M. Solovan, V.V. Brus, E. Maystruk, and P.D. Maryanchuk, OE, 57, 017116 (2018), https://doi.org/10.1117/1.OE.57.1.017116

I.B. Olenych, O.I. Aksimentyeva, L.S. Monastyrskii, Y.Y. Horbenko, and L.I. Yarytska, Nanoscale Res Lett, 10, 187 (2015), https://doi.org/10.1186/s11671-015-0896-1

U. Lang, E. Müller, N. Naujoks, and J. Dual, Advanced Functional Materials, 19, 1215 (2009), https://doi.org/10.1002/adfm.200801258

Y. Lan, Y. Wang, and Y. Song, Flex. Print. Electron. 5, 014001 (2020), https://doi.org/10.1088/2058-8585/ab5ce3

C. Roldán-Carmona, O. Malinkiewicz, A. Soriano, G.M. Espallargas, A. Garcia, P. Reinecke, T. Kroyer, M. Ibrahim Dar, M. Khaja Nazeeruddin, and H. J. Bolink, Energy & Environmental Science, 7, 994 (2014), https://doi.org/10.1039/C3EE43619E

T.M. Schmidt, T.T. Larsen‐Olsen, J.E. Carlé, D. Angmo, and F.C. Krebs, Advanced Energy Materials, 5, 1500569 (2015), https://doi.org/10.1002/aenm.201500569

W. Wang, N.R. Paudel, Y. Yan, F. Duarte, and M. Mount, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 27, 1057 (2016), https://doi.org/10.1007/s10854-015-3850-1

H. Parkhomenko, M. Solovan, A. Mostovyi, K. Ulyanytsky, and P. Maryanchuk, Semiconductors, 51, 344 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063782617030216

M.M. Solovan, N.M. Gavaleshko, V.V. Brus, A.I. Mostovyi, P.D. Maryanchuk, and E. Tresso, Semicond. Sci. Technol. 31, 105006 (2016), https://doi.org/10.1088/0268-1242/31/10/105006

B.L. Sharma, and R.K. Purohit, Semiconductor Heterojunctions, (Elsevier, 2015).

A. Fahrenbruch, and R. Bube, Fundamentals Of Solar Cells: Photovoltaic Solar Energy Conversion, (Elsevier, 2012).

Y.J. Lee, C. Yeon, J.W. Lim, and S.J. Yun, Solar Energy, 163, 398 (2018), https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.02.026

A.M. Nardes, M. Kemerink, M.M. de Kok, E. Vinken, K. Maturova, and R.A.J. Janssen, Organic Electronics, 9, 727 (2008), https://doi.org/10.1016/j.orgel.2008.05.006

L.A. Kosyachenko, X. Mathew, V.V. Motushchuk, and V.M. Sklyarchuk, Solar Energy, 80, 148 (2006), https://doi.org/10.1016/j.solener.2005.01.009

M.M. Solovan, V.V. Brus, P.D. Maryanchuk, M.I. Ilashchuk, J. Rappich, N. Nickel, and S.L. Abashin, Semicond. Sci. Technol. 29, 015007 (2013), https://doi.org/10.1088/0268-1242/29/1/015007

S.M. Sze, Y. Li, and K.K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, (John Wiley & Sons, 2021).

G. a. H. Wetzelaer, M. Kuik, M. Lenes, and P.W.M. Blom, Appl. Phys. Lett. 99, 153506 (2011), https://doi.org/10.1063/1.3651752

V.V. Brus, P.D. Maryanchuk, M.I. Ilashchuk, J. Rappich, I.S. Babichuk, and Z.D. Kovalyuk, Solar Energy, 112, 78 (2015), https://doi.org/10.1016/j.solener.2014.11.023

V.V. Brus, and P.D. Maryanchuk, Appl. Phys. Lett. 104, 173501 (2014), https://doi.org/10.1063/1.4872467

Y. Zhang, P. Huang, J. Guo, R. Shi, W. Huang, Z. Shi, L. Wu, F. Zhang, L. Gao, C. Li, X. Zhang, J. Xu, and H. Zhang, Advanced Materials, 32, 2001082 (2020), https://doi.org/10.1002/adma.202001082

S. Chakrabarti, A.D. Stiff-Roberts, P. Bhattacharya, S. Gunapala, S. Bandara, S.B. Rafol, and S.W. Kennerly, IEEE Photonics Technology Letters, 16, 1361 (2004), https://doi.org/10.1109/LPT.2004.825974

V.V. Brus, Semicond. Sci. Technol. 28, 025013 (2013), https://doi.org/10.1088/0268-1242/28/2/025013

V.V. Brus, A.K.K. Kyaw, P.D. Maryanchuk, and J. Zhang, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 23, 1526 (2015), https://doi.org/10.1002/pip.2586

J.P. Donnelly and A.G. Milnes, IEEE Transactions on Electron Devices, 14, 63 (1967), https://doi.org/10.1109/T-ED.1967.15900

V.V. Brus, O.L. Maslyanchuk, M.M. Solovan, P.D. Maryanchuk, I. Fodchuk, V.A. Gnatyuk, N.D. Vakhnyak, S.V. Melnychuk, and T. Aoki, Sci. Rep. 9, 1065 (2019), https://doi.org/10.1038/s41598-018-37637-w

Опубліковано
2021-12-10
Цитовано
Як цитувати
Пархоменко, Г., Солован, М., Мостовий, А., Орлецький, І., & Брус, В. (2021). Електричні та фотоелектричні властивості органічно-неорганічних Гетеропереходів PEDOT:PSS/n-CdTe. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 43-48. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-04
Номер
№ 4 (2021): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).