Аналітичний аналіз особливостей радіальних гетеропереходів GaAs/Si: вплив температури та концентрації
Анотація
У цій статті ми аналітично досліджуємо електрофізичні особливості радіального гетеропереходу p-Si/n-GaAs у діапазоні температур від 50 К до 500 К з кроком 50 К, враховуючи різні концентрації легування. Аналіз охоплює звуження енергетичної щілини, різницю в енергетичній щілині між GaAs і Si як функцію температури, а також вбудований потенціал залежно від температури. Зокрема, ми зосереджуємо увагу на ядрі з p-Si з радіусом 0,5 мкм та оболонці з n-GaAs з радіусом 1 мкм у структурі. Наші результати показують, що товщина області збіднення в p-Si/n-GaAs збільшується зі зростанням температури. Різниця енергетичної щілини між GaAs і Si становить 0,31 еВ при 300 К у нашій моделі, що добре узгоджується з експериментальними результатами. Крім того, зсув зони провідності ∆EC=0,04 еВ та зсув валентної зони ∆EV=0,27 еВ були обчислені при 300 К. При зміні концентрації легування від 2∙1015 до 2∙1018 звуження енергетичної щілини зменшується на 2 меВ. Додатково, вбудований потенціал p-Si/n-GaAs зменшується на 76 мВ зі збільшенням температури.
Завантаження
Посилання
R. Elbersen, R.M. Tiggelaar, A. Milbrat, G. Mul, H. Gardeniers, and J. Huskens, Advanced Energy Materials, 5(6), 1401745 (2014). https://doi.org/10.1002/aenm.201401745.
E. Gnani, A. Gnudi, S. Reggiani, and G. Baccarani, IEEE Trans. Electron Devices, 58(9), 2903 (2011). https://doi.org/10.1109/TED.2011.2159608.
Abdullayev, J. Sh., & Sapaev, I. B. (2024). Optimization of The Influence of Temperature on The Electrical Distribution of Structures with Radial p-n Junction Structures. East European Journal of Physics, (3), 344-349. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-39
Abdullayev, J. Sh., Sapaev, I. B. (2024). Оптимизация влияния легирования и температуры на электрофизические характеристики p-n и p-i-n переходных структур. Eurasian Physical Technical Journal, 21(3(49), 21–28. (https://doi.org/10.31489/2024No3/21-28).
O.V. Pylypova, A.A. Evtukh, P.V. Parfenyuk, I.I. Ivanov, I.M. Korobchuk, O.O. Havryliuk, and O.Yu. Semchuk, Opto-Electronics Review, 27(2), 143 (2019). https://doi.org/10.1016/j.opelre.2019.05.003.
R. Ragi, R.V.T. da Nobrega, U.R. Duarte, and M.A. Romero, IEEE Trans. Nanotechnol. 15(4), 627 (2016). https://doi.org/10.1109/TNANO.2016.2567323.
Abdullayev, J., & Sapaev, I. B. (2024). Factors Influencing the Ideality Factor of Semiconductor p-n and p-i-n Junction Structures at Cryogenic Temperatures. East European Journal of Physics, (4), 329-333. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-37
R.D. Trevisoli, R.T. Doria, M. de Souza, S. Das, I. Ferain, and M.A. Pavanello, IEEE Trans. Electron Devices, 59(12), 3510 (2012). https://doi.org/10.1109/TED.2012.2219055.
N.D. Akhavan, I. Ferain, P. Razavi, R. Yu, and J.-P. Colinge, Appl. Phys. Lett. 98(10), 103510 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3559625.
A.V. Babichev, H. Zhang, P. Lavenus, F.H. Julien, A.Y. Egorov, Y.T. Lin, and M. Tchernycheva, Applied Physics Letters, 103(20), 201103 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4829756.
D.H.K. Murthy, T. Xu, W.H. Chen, A.J. Houtepen, T.J. Savenije, L.D.A. Siebbeles, et al., Nanotechnology, 22(31), 315710 (2011). https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/31/315710.
B. Pal, K.J. Sarkar, and P. Banerji, Solar Energy Materials and Solar Cells, 204, 110217 (2020). https://doi.org/10.1016/j.solmat.2019.110217.
Abdullayev, J. and Sapaev, I. 2024. Modeling and calibration of electrical features of p-n junctions based on Si and GaAs. Physical Sciences and Technology. 11, 3-4 (Dec. 2024), 39–48. https://doi.org/10.26577/phst2024v11i2b05.
I. Aberg, G. Vescovi, D. Asoli, U. Naseem, J.P. Gilboy, C. Sundvall, and L. Samuelson, IEEE Journal of Photovoltaics, 6(1), 185 (2016). https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2015.2484967.
S. C. Jain and D. J. Roulston, “A Simple Expression for Band Gap Narrowing (BGN) in Heavily Doped Si, Ge, GaAs and GexSi1 x Strained Layers,” Solid-State Electronics, vol.34, no. 5, pp. 453–465, 1991.
Цитування
Mathematical Modeling of Incomplete Ionization in Radial p-Si/n-GaAs Heterojunctions: Temperature and Doping Effects
Abdullayev Jo‘shqin Shakirovich, Sapaev Ibroxim Bayramdurdiyevich, Abdullayev Jonibek Shakirovich, Juraev Davron Aslonqulovich, Jalalov Mahir Jalal & Elsayed Ebrahim E. (2025) Journal of Electronic Materials
Crossref
Thermal Expansion Characteristics of Planar and Radial Si/GaAs p–n Heterojunctions
Abdullayev Jonibek Sh., Ibragimova Madinabonu Sh., Abdullayev Jo‘shqin Sh. & Sapaev Ibrokhim B. (2026) East European Journal of Physics
Crossref
Cryogenic Material and Electrophysical Changes in Si and GaAs
Abdullayev Jonibek Sh., Ibragimova Madinabonu Sh., Abdullayev Jo‘shqin Sh. & Sapaev Ibrokhim B. (2026) East European Journal of Physics
Crossref
The Role of Recombination Types in Efficiency Limits of Radial p n junctions based on Si and GaAs
Abdullayev Jo`shqin Sh., Sapaev Ibrokhim B. & Kadirov Sardor R. (2025) East European Journal of Physics
Crossref
Bandgap-Engineered pSi/n-CdₓS₁₋ₓ Heterojunctions: Effect of Composition on Optoelectronic Behavior
Sapaev Ibrokhim B., Razzokov Jamoliddin I., Abdullayev Jo‘shqin Sh., Qalandarova Dildora A. & Ibragimova Madinabonu Sh. (2025) East European Journal of Physics
Crossref
Electrical performance of GaAs/p-Si solar cells with double-layer anti-reflective coatings using 1D simulation
Roslan Fatinah Najwa, Yahaya Bermakai Madhiyah, Mohd Yusoff Mohd Zaki & Yusof Noorsyam (2025) Next Research
Crossref
Авторське право (c) 2025 Дж. Ш. Абдуллаєв, І.Б. Сапаєв
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).
