Вплив опору на електричні характеристики гетероструктур Al-легованого ZnO/p-Si
Анотація
Це дослідження вивчає вплив питомого опору плівок оксиду цинку з домішками алюмінію (AZO) на електричні характеристики AZO/p-Si гетеропереходів. Плівки AZO були осаджені методом термічного випаровування на підкладках з p-Si, причому температура осадження змінювалася для регулювання морфології плівок та їхнього питомого опору. Для оцінки роботи діода та динаміки станів на межі розділу були проведені комплексні вимірювання струмо-напругових (I-V) та ємнісно-напругових (C-V) характеристик. Результати показали, що зразки з вищим питомим опором, особливо ті, що були осаджені при кімнатній температурі (S1 та S2), демонструють поведінку, подібну до МОН-структур, що вказує на підвищену концентрацію станів на межі розділу та дефектів. Натомість зразки, осаджені при підвищених температурах (S3, S4 та S5), демонструють покращені характеристики діода з меншим питомим опором, підвищеною рухливістю носіїв заряду та кращою кристалічною якістю. Аналізи Мотта-Шотткі та ємнісно-частотні (C-f) вимірювання також виявили значну роль станів на межі розділу у визначенні електричного відгуку гетеропереходу, особливо на низьких частотах, де переважає захоплення заряду. Крім того, спектри фотолюмінесценції (PL) підтверджують наявність кисневих вакансій у плівках AZO, з сильним видимим випромінюванням, що спостерігається у зразках S1 та S2, яке пов'язане з глибокими дефектними станами. Ця робота підкреслює критичний вплив умов осадження на питомий опір та продуктивність плівок AZO у гетероструктурних оптоелектронних пристроях, надаючи цінну інформацію для оптимізації властивостей матеріалу з метою підвищення ефективності пристроїв.
Завантаження
Посилання
R.A. Antwi, I. Nkrumah, F.K. Ampong, M. Paal, R.Y. Tamakloe, R.K. Nkum, and F. Boakye, “Synthesis of Pure and Manganese Doped Zinc Oxide Nanoparticles by a Solution Growth Technique: Structural and Optical Investigation,” East European Journal of Physics, (4), 129-136 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-13
Z.X. Mirzajonov, K.A. Sulaymonov, T.I. Rakhmonov, F.T. Yusupov, D.SH. Khidirov, and J.S. Rakhimjonov, “Advancements in Zinc Oxide (ZnO) thin films for photonic and optoelectronic applications: a focus on doping and annealing processes,” E3S Web of Conferences, 549, 03013 (2024). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202454903013
R. Pietruszka, R. Schifano, T.A. Krajewski, B.S. Witkowski, K. Kopalko, L. Wachnicki, and E. Zielony, “Improved efficiency of n-ZnO/p-Si based photovoltaic cells by band offset engineering,” Solar Energy Materials and Solar Cells, 147, 164-170 (2016). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2015.12.018.
N. Sultanov, Z. Mirzajonov, and F. Yusupov, “Technology of production and photoelectric characteristics of AlB 10 heterojunctions based on silicon,” E3S Web of Conferences, 458, 01013 (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345801013
N.A. Sultanov, Z.X. Mirzajonov, F.T. Yusupov, and T.I. Rakhmonov, “Nanocrystalline ZnO Films on Various Substrates: A Study on Their Structural, Optical, and Electrical Characteristics,” East European Journal of Physics, (2), 309-314 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-35
K.H. Kong, R. Kek, T.Y. Tou, and S.S. Yap, “Effects of the resistivity of AZO film on the IV and CV characteristics of AZO/p-Si heterojunction,” Microelectronic Engineering, 213, 24-30 (2019). https://doi.org/10.1016/j.mee.2019.04.011
S. Erat, A. Braun, S. Çetinkaya, S. Yıldırımcan, A.E. Kasapoglu, E. Gür, E. Harputlu, K. Ocakoglu, “Solution-Processable Growth and Characterization of Dandelion-like ZnO:B Microflower Structures,” Crystals, 12(1), 11 (2021). https://doi.org/10.3390/cryst12010011
M. Sharmin, and A.H. Bhuiyan, “Modifications in structure, surface morphology, optical and electrical properties of ZnO thin films with low boron doping,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30(5), 4867-4879 (2019). https://doi.org/10.1007/S10854-019-00781-8
A. Roy, and M. Benhaliliba, “Investigation of ZnO/p-Si heterojunction solar cell: Showcasing experimental and simulation study,” Optik, 274, 170557 (2023). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2023.170557.
Mohammad-Reza Zamani-Meymian, Nima Naderi, Maryam Zareshahi, Improved n-ZnO nanorods/p-Si heterojunction solar cells with graphene incorporation, Ceramics International, 48(23), 34948-34956 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.08.084
F.T. Yusupov, T.I. Rakhmonov, M.F. Akhmadjonov, M.M. Madrahimov, and S.S. Abdullayev, “Enhancing ZnO/Si Heterojunction Solar Cells: A Combined Experimental And Simulation Approach,” East European Journal of Physics, (3), 425-434 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-51
D. Das, and L. Karmakar, “Optimization of Si doping in ZnO thin films and fabrication of n-ZnO:Si/p-Si heterojunction solar cells,” Journal of Alloys and Compounds, 824, 153902 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.153902
S. Karakaya, “Effect of fluorine and boron co-doping on ZnO thin films: Structural, luminescence properties, and Hall effect measurements,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 29, 1628-1638 (2018). https://doi.org/10.1007/s10854-017-8352-x
N.M. Nemma, and Z.S. Sadeq, “Eco-Friendly Green Synthesis and Photocatalyst Activity of Ag-ZnO Nanocomposite,” East European Journal of Physics, (3), 271-278 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-3-24
M.A. Shafi, S. Bibi, M.M. Khan, H. Sikandar, F. Javed, H. Ullah, L. Khan, and B. Mari, “A Numerical Simulation for Efficiency Enhancement of CZTS Based Thin Film Solar Cell Using SCAPS-1D,” East European Journal of Physics, (2), 52-63 (2022). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-2-06
I. Kanmaz, “Simulation of CdS/p-Si/p+-Si and ZnO/CdS/p-Si/p+-Si heterojunction solar cells,” Results in Optics, 10, 100353 (2023). https://doi.org/10.1016/j.rio.2023.100353
S. Maqsood, Z. Ali, K. Ali, M. Ishaq, M. Sajid, A. Farhan, A. Rahdar, and S. Pandey, “Assessment of different optimized anti-reflection coatings for ZnO/Si heterojunction solar cells,” Ceramics International, 49(23), 37118-37126 (2023). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.08.313
S. Maity, and P.P. Sahu, “Efficient Si-ZnO-ZnMgO heterojunction solar cell with alignment of grown hexagonal nanopillar,” Thin Solid Films, 674, 107-111 (2019). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.02.007
Q. Yu, H. Zhao, and Y. Zhao, “The study of optical-electrical properties of ZnO(AZO)/Si heterojunction,” Current Applied Physics, 57, 111-118 (2024). https://doi.org/10.1016/j.cap.2023.11.008
Авторське право (c) 2025 Фахріддін Т. Юсупов, Мехріддін Ф. Ахмаджонов, Дадахон Ш. Хідіров, Ділмухаммад Х. Толабоєв, Іхтіор М. Турсунов
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).
