Польові властивості діодних структур на основі твердого розчину "кремній-олово"
Анотація
У цій статті представлено результати досліджень механізму провідності в структурах pSi-nSi1-δSnδ (0 ≤ δ ≤ 0,04) на основі твердого розчину Si1-δSnδ з базовою товщиною n-шарів W ≈ 20-30 мкм. Досліджувані зразки були отримані в одному технологічному циклі методом рідкофазної епітаксії на монокристалічних підкладках p-Si з орієнтацією (111). Результати експериментальних та обчислювальних досліджень показали, що ефект Пула-Френкеля спостерігається в структурах pSi‑nSi1-δSnδ (0 ≤ δ ≤ 0,04) за кімнатної температури. Ця обставина дозволяє використовувати вплив високої напруги на параметри різних пристроїв на основі твердого розчину Si1-δSnδ. Таким чином, існує інтерес до використання цього ефекту в перетворенні теплової енергії в електричну на основі термовольтаїчного ефекту. Також отримані результати показують потенціал використання твердих розчинів Si1-δSnδ (0 ≤ δ ≤ 0,04), вирощених на кремнієвих підкладках, як активного матеріалу в перетворювачах теплової енергії.
Завантаження
Посилання
S.Yu. Davydov, “Estimates of the dielectric and optical characteristics for the IV group 3D- and 2D-binary compounds,” Physics of the Solid State, 2(65), 180-184 (2023). http://dx.doi.org/10.21883/PSS.2023.02.55398.491 (in Russian).
Y.M. Basalaev, and E.N. Malysheva, “Electronic structure of single-layer superlattices (GeC)1(SiC)1, (SnC)1(SiC)1, and (SnC)1(GeC)1” Semiconductors 51, 617–620 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063782617050050
P. Lou, and J.Y. Lee, “GeC/GaN vdW Heterojunctions: A Promising Photocatalyst for Overall Water Splitting and Solar Energy Conversion,” ACS Appl. Mater. Interfaces, 12(12), 14289–14297 (2020). https://doi.org/10.1021/acsami.9b20175
A.S. Saidov, A.Y. Leyderman, and A.B. Karshiev, “The thermovoltaic effect in variband solid solution Si1–x Gex (0 ≤ x ≤ 1),” Tech. Phys. Lett. 42, 725–728 (2016). https://doi.org/10.1134/S1063785016070270
R. Khalil, “Electrical characteristics of (AgNPs-PVA)-based Schottky diode and its application as a low-voltage varistor devices,” Physica Scripta, 97(12), 125832 (2022). https://doi.org/10.1088/1402-4896/aca2f3
H. ElGhonimy, M.R. Abdel-Rahman, M. Hezam, M.A. Alduraibi, N.F. Al-Khalli, and B. Ilahi, “Amorphous SiSn alloy: another candidate material for temperature sensing layers in uncooled microbolometers,” Phys. Status Solidi (b), 258 (2021). http://dx.doi.org/10.1002/pssb.202100103
Z. Li, H.-Z. Gao, W.-R. Xu, J.-M. Wang, W. Li, and X.-D. Jiang, “Optoelectronic artificial synapse based on Si1-xSnx alloyed film,” Vacuum, 6(212), 112002 (2023). https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2023.112002
A.M. Hussain, N. Wehbe, and M.M. Hussain, “SiSn diodes: theoretical analysis and experimental verification,” Appl. Phys. Lett. 107, (2015), https://doi.org/10.1063/1.4929801
A.A. Shiryaev, V.M. Vorotyntsev, and E.L. Shobolov, “Poole-Frenkel Effect and the Opportunity of Its Application for the Prediction of Radiation Charge Accumulation in Thermal Silicon Dioxide,” Semiconductors, 52, 1114–1117 (2018). https://doi.org/10.1134/S1063782618090166
N.D. Zhukov, A.I. Mikhailov, and D.S. Mosiyash, “Mechanism and Features of Field Emission in Semiconductors,” Semiconductors, 53, 321–325 (2019). https://doi.org/10.1134/S1063782619030229
H. Wong, and K. Kakushima, “Poole-Frekel (PL)-MOS: A proposal for the Ultimate Scale of an MOS Transistor”, Nanomaterials, 13(3), 411 (2023). https://doi.org/10.3390/nano13030411
P. Mainali, P. Wagle, C. McPherson, and D.N. McIlroy, “The Impact of Trap-Assisted Tunneling and Poole–Frenkel Emission on Synaptic Potentiation in an α-Fe2O3/p-Si Memristive Device,” Sci, 5(1), 3 (2023). https://doi.org/10.3390/sci5010003
Kh.M. Madaminov, “Temperature dependences of the eleсtrophysical properties of the solid solution Si1-xSnx (0 x 0.04),” Applied Physics, 1, 63-68 (2021), https://doi.org/10.51368/1996-0948-2021-1-63-68 (in Russian).
A.S. Saidov, Sh.N. Usmonov, M.U. Kalanov, Kh.M. Madaminov, and D.A. Nishanova, “Effect of Gamma Irradiation on Photoconductivity and Photosensitivity of Si1-xSnx Solid Solutions,” Applied Solar Energy, 47(1), 48-51 (2010). https://doi.org/10.3103/S0003701X11010142
A.S. Saidov, D.V. Saparov, Sh.N. Usmonov, A.Sh. Razzakov, and M. Kalanov, “Features of liquid-phase epitaxy of new solid solutions of (GaAs)1-y-z(Ge2)y(ZnSe)z and their photoelectric properties,” International Journal of Modern Physics B, 14(37), 2350132 (2023). https://doi.org/10.1142/S0217979223501321
M.S. Saidov, “New semiconductor materials for thin film solar cells,” Applied Solar Energy, 29(2), 10-14 (1993).
Sh.K. Ismailov, A.S. Saidov, Sh.N. Usmonov, D.V. Saparov, D.O. Eshonkhojaev, U.P. Asatova, and S.G. Bobojanov, “Investigation of the Spectral Photosensitivity of nGaAs-n+(GaAs)1-x-y(Ge2)x(ZnSe)y Heterostructure Obtained from Bi Solution-Melt,” The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 6(73), 980-986 (2024). https://doi.org/10.5370/KIEE.2024.73.6.980
Kh.M. Madaminov, “Influence of recombination processes on the temperature dependence of the current-voltage characteristics of pSi–n(Si2)1-x(CdS)x-structures,” Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences, 2 (119), 35–51 (2025), EDN: JBOXKK. (in Russian).
S.Z. Zaynabidinov, Kh.M. Madaminov, “Charge transport mechanism in p-Si–n-(Si2)1–x(CdS)x semiconductor structures. Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences. 4(91), 58–72 (2020). https://doi.org/10.18698/1812-3368-2020-4-58-72 (in Russian).
T.L. Altshuler, “Thermal Expansion of Silicon Between 293 K and 873 K Using a Capacitor Dilatometer,” Int. J. Thermophys. 44, 126 (2023). https://doi.org/10.1007/s10765-023-03232-z
C.A. Swenson, “Recommended Values for the Thermal Expasivity of Silicon from 0 to 1000 K,” J. Phys. Chem. Ref. Data, 2(12), 179-182 (1983). https://doi.org/10.1063/1.555681
A.Sh. Ikromov, A.A. Abdurakhmonov, and Kh.M. Madaminov, “Statical Currents of p-Si–n-Si1-δSnδ–n+-Si1-δSnδ (0≤δ≤0.04)-Structures with Tin Quantum Dots,” East Eur. J. Phys. (3), 309 (2025), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-28
A.M. Pashaev, B.G. Tagiev, and O.B. Tagiev, “Poole-Frenkel effect in chalcogenide semiconductors with various crystalline structures,” Phys. Solid State, 55, 937–942 (2013). https://doi.org/10.1134/S1063783413050284
N.N. Niftiev, M.A. Alidzhanov, O.B. Tagiev, et al. “Electrical properties of FeIn2Se4 single crystals,” Semiconductors, 37, 165–167 (2003). https://doi.org/10.1134/1.1548658
Kh.M. Madaminov, “Effect of injection phenomena on electrical properties of pSi-nSi1−xSnx heterojunctions,” Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Natural Sciences, 2(95), 71-84 (2021). https://doi.org/10.18698/1812-3368-2021-2-71-84 (in Russian).
R. Khalil, H. El-Desouky, R. Sobhy, and M.K. El-Mansy, “Electrical characterization of AgNPs-PVA nanocomposites thin film-based heterojunction diode,” Physica Scripta, 98(4), 045805 (2023). https://doi.org/10.1088/1402-4896/acbe77
Pramod Reddy, Dolar Khachariya, Will Mecouch, M. Hayden Breckenridge, Pegah Bagheri, Yan Guan, Ji Hyun Kim, Spyridon Pavlidis, Ronny Kirste, Seiji Mita, Erhard Kohn, Ramon Collazo, and Zlatko Sitar, “Study on avalanche breakdown and Poole–Frenkel emission in Al-rich AlGaN grown on single crystal AlN,” Appl. Phys. Lett. 119, 182104 (2021); doi: 10.1063/5.0062831
N.D. Zhukov, A.I. Mikhailov, D.S. Mosiyash, “Mechanism and Features of Field Emission in Semiconductors,” Semiconductors, 53, 321–325 (2019). https://doi.org/10.1134/S1063782619030229
M.M. Kazanin, V.V. Kaminski, and M.A. Grevtsev, “On the Poole-Frenkel Effect in Polycrystalline Europium Sulfide,” Semiconductors, 53, 872–874 (2019). https://doi.org/10.1134/S1063782619070121.
Авторське право (c) 2026 Хуршиджон М. Мадамінова, Азізбек А. Абдурахмоновb, Авазбек Ш. Ікромова, Гулхаєт С. Холйігітоваc
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).
