Роль типів рекомбінації у межах ефективності радіальних p-n переходів на основі Si та GaAs
Анотація
У цьому дослідженні ми аналізуємо та моделюємо механізми рекомбінації в радіальних p-n переходах, що складаються з Si та GaAs, у температурному діапазоні від 250 K до 500 K з кроком 50 K. Використовуючи як аналітичне, так і комп'ютерне моделювання, ми вивчаємо вплив концентрації домішок, радіусу ядра та оболонки, а також зовнішньої напруги на поведінку носіїв заряду та механізми рекомбінації. Наш аналіз фокусується на радіусах ядра 0,5 мкм і 1 мкм, при загальній висоті структури 4 мкм. Зовнішня напруга варіюється від 0 до 2 В, а рівні легування встановлені як p = 2×10¹⁶ см⁻³ і n = 2×10¹⁷ см⁻³. Порівняльний аналіз Si та GaAs висвітлює їхні відповідні переваги в напівпровідникових застосуваннях: Si забезпечує економічність і стабільність, тоді як GaAs демонструє кращу рухливість електронів і високу ефективність радіаційної рекомбінації. Додатково, ми досліджуємо вплив зовнішньої напруги на механізми рекомбінації, виявляючи, що GaAs має вищу швидкість поверхневої та радіаційної рекомбінації, тоді як Si більше схильний до Оже-рекомбінації при високих рівнях легування. Отримані результати надають цінну інформацію для оптимізації вибору матеріалів у високоефективних оптоелектронних і фотоелектричних пристроях.
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, “Theory of the Junctionless Nanowire FET,” IEEE Trans. Electron Devices, 58(9), 2903 (2011). https://doi.org/10.1109/TED.2011.2159608
J.Sh. Abdullayev, and I.B. Sapaev, “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 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-39
J.Sh. Abdullayev, and I.B. Sapaev, “Optimizing the Influence of Doping and Temperature on the Electrophysical Features o p-n and p-i-n Junction Structures,” Eurasian Physical Technical Journal, 21(3(49), 21–28 (2024). https://doi.org/10.31489/2024No3/21-28
J.Sh. Abdullayev, “Influence of Linear Doping Profiles on the Electrophysical Features of p-n Junctions,” East European Journal of Physics, (1), 245-249 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-1-26
O.V. Pylypova, A.A. Evtukh, P.V. Parfenyuk, I.I. Ivanov, I.M. Korobchuk, O.O. Havryliuk, and O.Yu. Semchuk, “Electrical and optical properties of nanowires based solar cell with radial p-n junction,” 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, “An Explicit Quantum-Mechanical Compact Model for the I-V Characteristics of Cylindrical Nanowire MOSFETs,” IEEE Trans. Nanotechnol. 15(4), 627 (2016). https://doi.org/10.1109/TNANO.2016.2567323
R.D. Trevisoli, R.T. Doria, M. de Souza, S. Das, I. Ferain, and M.A. Pavanello, “Surface-Potential-Based Drain Current Analytical Model for Triple-Gate Junctionless Nanowire Transistors,” 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, “Improvement of carrier ballisticity in junctionless nanowire transistors,” Appl. Phys. Lett. 98(10), 103510 (2011). https://doi.org/10.1063/1.3559625
J.Sh. Abdullayev, and I.B. Sapaev, “Modeling and calibration of electrical features of p-n junctions based on Si and GaAs,” Physical Sciences and Technology, 11(3-4), 39–48 (2024). https://doi.org/10.26577/phst2024v11i2b05
J.Sh. Abdullayev, and I.B. Sapaev, “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 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-37
A.V. Babichev, H. Zhang, P. Lavenus, F.H. Julien, A.Y. Egorov, Y.T. Lin, and M. Tchernycheva, “GaN nanowire ultraviolet photodetector with a graphene transparent contact,” 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., “Efficient photogeneration of charge carriers in silicon nanowires with a radial doping gradient,” Nanotechnology, 22(31), 315710 (2011). https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/31/315710
I. Aberg, G. Vescovi, D. Asoli, U. Naseem, J.P. Gilboy, C. Sundvall, and L. Samuelson, “A GaAs Nanowire Array Solar Cell With 15.3% Efficiency at 1 Sun,” IEEE Journal of Photovoltaics, 6(1), 185 (2016). https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2015.2484967
J. Sh. Abdullayev, I. B. Sapaev, and Kh. N. Juraev, “Theoretical analysis of incomplete ionization on the electrical behavior of radial p-n junction structures,” Low Temp. Phys. 51, 60–64 (2025). (https://doi.org/10.1063/10.0034646)
J.Sh. Abdullayev, and I.B. Sapaev, “Analytic Analysis of the Features of GaAs/Si Radial Heterojunctions: Influence of Temperature and Concentration,” East European Journal of Physics, (1), 204-210 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-1-21
O. Toktarbaiuly, M. Baisariyev, A. Kaisha, T. Duisebayev, N. Ibrayev, T. Serikov, M. Ibraimov, et al., “Enhancement of Power Conversion Efficiency of Dye-Sensitized Solar Cells Via Incorporation of Gan Semiconductor Material Synthesized in Hot-Wall Chemical Vapor Deposition Furnace,” Eurasian Physical Technical Journal, 21(4(50), 131–139 (2024). https://doi.org/10.31489/2024No4/131-139
M.Sh. Isaev, A.I. Khudayberdieva, M.N. Mamatkulov, U.T. Asatov, and S.R. Kodirov, “The Surface Layer Morphology of Si Samples,” East European Journal of Physics, (4), 297–300 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-32
I. Sapaev, I.B. Sapaev, et. al., E3S Web Conf. 383, 04022 (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338304022
A.T. Mamadalimov, M.Sh. Isaev, M.N. Mamatkulov, S.R. Kodirov, and J.T. Abdurazzokov, “Study Of Silicide Formation In Large Diameter Monocrystalline Silicon,” East European Journal of Physics, (2), 366–371 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-45
M.S. Isaev, U.T. Asatov, M.A. Tulametov, S.R. Kodirov, and A.E. Rajabov, “Study of The Inhomogeneities of Overcompensed Silicon Samples Doped with Manganese,” East European Journal of Physics, (2), 341–344 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-2-40
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
Авторське право (c) 2025 Джошкін Ш. Абдуллаєв, Іброхім Б. Сапаєв, Джонібек Ш. Абдуллаєв, Сардор Р. Кадиров
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).
