Латеральний фотоелектричний ефект у кремнієвих гібридних структурах залізо-діоксид кремнію

  • Ешкуват У. Арзікулов Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, м. Самарканд, Республіка Узбекистан https://orcid.org/0000-0001-9179-3402
  • Алішер Д. Нурімов Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, м. Самарканд, Республіка Узбекистан https://orcid.org/0009-0008-1291-3380
  • Ф.А. Салахітдінов Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, м. Самарканд, Республіка Узбекистан
  • У.А. Аширов Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, м. Самарканд, Республіка Узбекистан
  • Т.С. Шарафова Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, м. Самарканд, Республіка Узбекистан
  • А.С. Худжанов Самаркандський державний університет ветеринарної медицини, тваринництва і біотехнологій, м. Самарканд, Республіка Узбекистан
  • Р.М. Усанов Самаркандський державний університет імені Шарофа Рашидова, м. Самарканд, Республіка Узбекистан
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-17
Ключові слова: латеральний фотоефект, гібридна структура, компенсований кремній, фотонапруга, дифузія, випаровування, оксид, p-n перехід

Анотація

У статті наведено експериментальні результати з технології отримання та дослідження латерального фотоефекту (ЛФЕ) в гібридних структурах типу (ГС) Fe/SiO2/p-Si<B, Mn> та Fe/SiO2/n-Si<B, Mn>. Технологія отримання таких ГС складається з двох частин: по-перше, отримання компенсованих (К), висококомпенсованих (ВК) і надкомпенсованих (НК) зразків Si<B, Mn>. По-друге, отримання HS Fe/SiO2/p-Si<B, Mn> і Fe/SiO2/n-Si<B, Mn>. На основі результатів показано, що було отримано достатньо хороший ГС. Експерименти по вивченню ЛФЕ показали, що в досліджуваних ГС спостерігається виражений прояв латерального фотоефекту, величина і характер якого сильно залежать від типу провідності та питомого опору компенсованого кремнію. Спостережувані особливості пояснюються тим, що в зразках кремнію К, ВК та НК домішки, які створюють глибокі рівні в забороненій зоні кремнію, утворюють різноманітні багатозарядні комплекси, які модулюють енергетичну зону кремнію, що призводить до суттєвих змін його фізико-хімічних та генераційно-рекомбінаційних властивостей, що лежить в основі спостережуваних ефектів. На основі досліджень ЛФЕ залежно від контактної відстані можна визначити чисельні значення дифузійних довжин другорядних носіїв струму (Lp та Ln), їх час життя (τp та τn) та коефіцієнтів дифузії (Dp та Dn) на матеріалі підкладки.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

J. Henry, and J. Livingstone, “Improved position-sensitive detectors using high resistivity substrates,” J. Phys. D: Appl. Phys. 41, 165106 (2008). https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/16/165106

S.Q. Xiao, H. Wang, Z.C. Zhao, Y.Z. Gu, Y.X. Xia, and Z.H. Wang, “The Co-film-thickness dependent lateral photoeffect in Co-SiO2-Si metal-oxide-semiconductor structures,” Opt. Express. 16, 3798-3806 (2008). https://doi.org/10.1364/OE.16.003798

C.Q. Yu, H. Wang, S.Q. Xiao, and Y.X. Xia, “Direct observation of lateral photovoltaic effect in nano-metal films,” Opt. Express, 17, 21712-21722 (2009). https://doi.org/10.1364/OE.17.021712

S. Wang, W. Wang, L. Zou, X. Zhang, J. Cai, Z. Sun, B. Shen, and J. Sun, “Magnetic Tuning of the Photovoltaic Effect in Silicon-Based Schottky Junctions,” Adv. Mater. 26(47), 8059–8064 (2014). https://doi.org/10.1002/adma.201403868

S.H. Wang, X. Zhang, L.K. Zou, J. Zhao, W.X. Wang, and J.R. Sun, “Lateral resistance reduction induced by the light-controlled leak current in silicon-based Schottky junction,” Chin. Phys. B, 24(10), 107307 (2015). https://doi.org/10.1088/1674-1056/24/10/107307

S.Q. Xiao, H. Wang, C.Q. Yu, Y.X. Xia, J.J. Lu, Q.Y. Jin, and Z.H. Wang, “A novel position-sensitive detector based on metal oxide semiconductor structures of Co–SiO2–Si,” New Journal of Physics, 10(3), 033018 (2008). https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/3/033018

C. Yu, and H. Wang, “Large Lateral Photovoltaic Effect in Metal-(Oxide-) Semiconductor Structures,” Sensors, 10, 10155-10180 (2010). https://doi.org/10.3390/s101110155

L. Chi, P. Zhu, H. Wang, X. Huang, and X. Li, “A high-sensitivity position-sensitive detector based on Au–SiO2–Si structure,” J. Opt. 13(1), 015601 (2010). https://doi.org/10.1088/2040-8978/13/1/015601

J.P. Cascales, I. Martínez, D. Díaz, J.A. Rodrigo, and F.G. Aliev, “Transient lateral photovoltaic effect in patterned metal-oxide-semiconductor films,” Applied Physics Letters, 104(23), 231118 (2014). https://doi.org/10.1063/1.4882701

S. Liu, X. Xie, and H. Wang, “Lateral photovoltaic effect and electron transport observed in Cr nano-film,” Opt. Express, 22, 11627–11632 (2014). https://doi.org/10.1364/OE.22.011627

I.A. Bondarev, M.V. Raustkii, and A.S.Tarasov, “Lateral photovoltaic effect in silicon-based hybrid structures under external magnetic field,” Materials Science in Semiconductor Processing, 167, 107786-107795 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2023.107786

X. Wang, B. Song, M. Huo, Y. Song, Z. Lv, Y. Zhang, Y. Wang, et al., “Fast and sensitive lateral photovoltaic effects in Fe3O4/Si Schottky junction,” RSC Advances, 5(80), 65048–65051 (2015). https://doi.org/10.1039/c5ra11872gX

X. Huang, C. Mei, J. Hu, D. Zheng, Z. Gan, P. Zhou, and H. Wang, “Potential Superiority of p-Type Silicon-Based Metal–Oxide–Semiconductor Structures Over n-Type for Lateral Photovoltaic Effects,” IEEE Electron Device Letters, 37(8), 1018–1021 (2016). https://doi.org/10.1109/led.2016.2577700

T.A. Pisarenko, V.V. Korobtsov, A.A. Dimitriev, V.V. Balashev, V.V. Zheleznov, and A.A. Yakovlev, “Giant lateral photovoltaic effect in the TiO2/SiO2/p-Si heterostructure,” St. Petersburg Polytechnic University Journal. Physics and Mathematics, 15, 32 37 (2022).

M.C. Özdemir, Ö. Sevgili, I. Orak, and A. Turut, “Determining the potential barrier presented by the interfacial layer from the temperature induced I-V characteristics in Al/p-Si Structure with native oxide layer,” Mater. Sci. Semicond. Process, 125, 105629 (2021). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2020.105629

A. Ashery, M.M. Elnasharty, I.M. El Radaf, “Current Transport and Dielectric Analysis of Ni/SiO2/p-Si Diode Prepared by Liquid Phase Epitaxy,” Silicon, 14, 153–163 (2022). https://doi.org/10.1007/s12633-020-00808-4

A. Ashery, M.M. Elnasharty, A.A. Khalil, and A.A. Azab, “Negative resistance, capacitance in Mn/SiO2/p-Si MOS structure,” Mater. Res. Express, 7, 085901 (2020). https://doi.org/10.1088/2053-1591/aba818

X. Ling, P.F. Zhu, K. Song, and X. Li, “The lateral photovoltaic effect in the Ni-SiO2-Si structure with bias,” Research Square, 1-19 (2023). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2903257/v1

N.N.K. Reddy, S. Godavarthi, K.M. Kumar, V.K. Kummara, S.V.P. Vattikuti, H.Sh. Akkera, Y. Bitla, et al., “Evaluation of temperature dependent electrical transport parameters in Fe3O4/SiO2/n Si metal–insulator semiconductor (MIS) type Schottky barrier heterojunction in a wide temperature range,” J. Mater. Sci. Mater. Electron. 30, 8955–8966 (2019). https://doi.org/10.1007/s10854-019-01223-1

N.V. Volkov, M.V. Rautskii, A.S. Tarasov, I.A. Yakovlev, I.A. Bondarev, A.V. Lukyanenko, S.N. Varnakov, and S.G. Ovchinnikov, “Magnetic field-driven lateral photovoltaic effect in the Fe/SiO2/p-Si hybrid structure with the Schottky barrier,”’ Physica E Low Dimens. Syst. Nanostruct. 101, 201–207 (2018). https://doi.org/10.1016/j.physe.2018.03.027

M.K. Bakhadirkhanov, N.F. Zikrillaev, S.B. Isamov, and S.V. Koveshnkov, in: Photoelectrical Phenomenon in Silicon with multicharged nanoclusters, (Technical University press, Tashkent, Uzbekistan, 2017). pp. 252-254.

E.U. Arzikulov, and I.P. Parmankulov, “Vibrations of Photocurrent Induced by IR Light in Silicon with Quantum Dots,” Surf. Eng. Appl. Electrochem. 44, 504–507 (2008). https://doi.org/10.3103/S1068375508060148

M.K. Bakhadyrkhanov, K.S. Ayupov, G.Kh. Mavlyanov, and S.B. Isamov, “Negative Magnetoresistance in Silicon with Manganese Atom Complexes [Mn+]4,” Semicond. 44, 1145–1148 (2010). https://doi.org/10.1134/S106378261009006X

E.U. Arzikulov, and J.T. Ruzimurodov, “Magnetic Resistance of Silicon Specimens with Manganese Impurities,” J. Commun. Technol. Electron. 52, 1049–1053 (2007). https://doi.org/10.1134/S1064226907090148

M.K. Bachadyrkhanov, S.B. Isamov, N.F. Zikrillaev, and E.U. Arzikulov, “Infrared Quenching of Photoconduction in Silicon with Multicharge Manganese Clusters,” Surf. Eng. Appl. Electrochem. 49, 308–311 (2013). https://doi.org/10.3103/S1068375513040029

M.K. Bakhadyrkhanov, G.K. Mavlonov, S.B. Isamov, Kh.M. Iliev, K.S. Ayupov, Z.M. Saparniyazova, and S.A. Tacilin, “Transport properties of silicon doped with manganese via low-temperature diffusion,” Inorg. Mater. 47, 479–483 (2011). https://doi.org/10.1134/S0020168511050062

M. Mebarki, A. Layadi, A. Guittoum, A. Benabbas, B. Ghebouli, M. Saad, and N. Menni, “Structural and electrical properties of evaporated Fe thin films,” Appl. Surf. Sci. 257(16), 7025–7029 (2011). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.02.114

Y. Lin, J. Xie, H. Wang, Y. Li, C. Chavez, S. Lee, S.R. Foltyn, et al., “Green luminescent zinc oxide films prepared by polymer-assisted deposition with rapid thermal process,” Thin Solid Films. 492(1-2), 101–104 (2005). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.06.060

Z.B. Fang, Z.J. Yan, Y.S. Tan, X.Q. Liu, and Y.Y. Wang, “Influence of post-annealing treatment on the structure properties of ZnO films,” Appl. Surf. Sci. 241(3-4), 303–308 (2005). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.07.056

Опубліковано
2023-12-02
Цитовано
Як цитувати
Арзікулов, Е. У., Нурімов, А. Д., Салахітдінов, Ф., Аширов, У., Шарафова, Т., Худжанов, А., & Усанов, Р. (2023). Латеральний фотоелектричний ефект у кремнієвих гібридних структурах залізо-діоксид кремнію. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 159-166. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-17
Номер
№ 4 (2023): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2023 Ешкуват У. Арзікулов, Алішер Д. Нурімов, Ф.А. Салахітдінов, У.А. Аширов, Т.С. Шарафова, А.С. Худжанов, Р.М. Усанов

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

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).