Дослідження впливу температури на переходи гетеросистеми CdS/Si/CdTe
Анотація
У дослідженні представлені результати дослідження температурної залежності вольт-амперних характеристик гетероструктур CdS/Si/CdTe, виготовлених методом термічного випаровування. Встановлено, що зі збільшенням температури спостерігається експоненціальне збільшення струму, що пояснюється термоактивованою природою провідності та зменшенням потенційного бар'єру на міжфазних межах. В області низьких температур структура демонструє діодоподібну поведінку, тоді як при вищих прикладених напругах (20–40 В) домінує інжекційний механізм транспорту. Енергія активації 0,61 еВ підтверджує, що теплове вивільнення носіїв заряду з локалізованих станів керує транспортом заряду. Отримані результати свідчать про стабільність висоти бар'єру та механізму провідності в досліджуваному діапазоні температур, а також про необхідність врахування теплових ефектів при проектуванні фотоелектричних та оптоелектронних пристроїв на основі структур CdS/Si/CdTe.
Завантаження
Посилання
C. Cao, Q. An, “Elucidating thin film growth mechanisms for high-performance II–VI photovoltaic semiconductors: simulation-driven insights and challenges,” CrystEngComm, 27(21), 3404-3415 (2025). https://doi.org/10.1039/D5CE00244C
S.M. Sivasankar, C. de Oliveira Amorim, and A.F. da Cunha, “Progress in Thin-Film Photovoltaics: A Review of Key Strategies to Enhance the Efficiency of CIGS, CdTe, and CZTSSe Solar Cells,” J. Compos. Sci. 9(3), 143 (2025). https://doi.org/10.3390/jcs9030143
K.G. Zayas-Bazán, P.G. Zayas-Bazán, F. de Moure-Flores, and D. Jiménez-Olarte, “Development of a CdCl2 thermal treatment process for improving CdS/CdTe ultrathin solar cells,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, (2019). https://doi.org/10.1007/s10854-019-01694-2
M. Mathew, “i- ZnO and CdS Buffer Layers for Improving the Efficiency of Copper Tin Sulphide Quantum Dot Sensitized Solar Cells,” East Eur. J. Phys. (2), 258 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-31
V.T. Mirzayev, B.J. Akhmadaliev, I.I. Yulchiev, and M.M. Madraximov, “Temperature and Infrared Quenching of Equilibrium Conductivity in CdSexS1-x Film,” East Eur. J. Phys. (2), 247 (2025), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-29
T.M. Razykov, K.M. Kuchkarov, A.A. Nasirov, M.P. Pirimmatov, R.R. Khurramov, R.T. Yuldashev, D.Z. Isakov, et al. “Mechanism of Current Performance in Thin-Film Heterojunctions n-CdS/p-Sb2Se3 Obtained by the CMBD Method,” East Eur. J. Phys. (4), 279 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-29
Sh.B. Utamuradova, Z.T. Azamatov, A.I. Popov, M.R. Bekchanova, M.A. Yuldoshev, and A.B. Bakhromov, East Eur. J. Phys. (3), 278 (2024), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-27
M. Isah, C. Doroody, K.S. Rahman, M.N. Rahman, A.A. Goje, M.E. Soudagar, T.S. Kiong, et al. “Exploring the impact of defect energy levels in CdTe/Si dual-junction solar cells using wxAMPS,” Sci Rep. 27(14), 4804 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-55616-2
Sh.B. Utamuradova, Kh.S. Daliev, Sh.Kh. Daliev, S.A. Muzafarova, K.M. Fayzullaev, and G.A. Muzafarova, “Volt-Ampere Characteristics of Hetero Film Photosensitive Structure Au-CdS-nSi-CdTe-Au,” East Eur. J. Phys. (4), 256 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-26
M.S. Kukurudziak, V.M. Lipka, and V.V. Ryukhtin, “Silicon p-i-n Mesa-Photodiode Technology, East Eur. J. Phys. (3), 385 (2024). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-3-47
G. Sürücü, H.H. Güllü, and Ö. Bayraklı, “Enhancement in Photovoltaic Characteristics of CdS/CdTe Heterojunction. Journal of Polytechnic, 20(4), 801-805 (2017). https://doi.org/10.2339/politeknik.368993
M. Akramov, B. Eshchanov, S. Usanov, Sh. Norbekov, and D. Matrasulov, “Second-harmonic generation in branched optical waveguides: Metric graphs based approach,” Physics Letters A, 524, 129827 (2024). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2024.129827
M. Piliougine, L.E. Garcia-Marrero, K. Lappalainen, and G. Spagnuolo, “Influence of the temperature on the intrinsic parameters of thin-film photovoltaic modules,” Renewable Energy, 240, 122068 (2025). https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.122068
P. Dalapati, N.B. Manik, and A.N. Basu, “Influence of temperature on tunneling-enhanced recombination in Si based p-i-n photodiodes,” Journal of Semiconductors, 35(8), 082001 (2013). https://doi.org/10.1088/1674-4926/35/8/082001
S.A. Mirsagatov. R.R. Kabulov, and M.A. Makhmudov, “Injection photodiode based on an n-CdS/p-CdTe heterostructure,” Semiconductors, 47, 825–830 (2013). https://doi.org/10.1134/S106378261306016X
V. Qaradaghi, I. Mejia, and M. Quevedo-Lopez, “Fabrication and Analysis of Thin Film CdTe/CdS-Based Avalanche Photodiodes,” IEEE Electron Device Letters, 38(4), 489 – 492 (2017). https://doi.org/10.1109/led.2017.2670523
S.N. Usmonov, S.A. Mirsagatov, and A.Y. Leyderman, “Study of the current-voltage characteristic of the n-CdS/p-CdTe heterostructure depending on temperature,” Semiconductors, 44, 313-317 (2010). https://doi.org/10.1134/S1063782610030073
Y. Zheng, X. Zhang, X. Yang, Y. Tai, J. Zhang, and B. Li, “Design and Fabrication of CdTe//Si Four-Terminal Mechanical Stacked Solar Cell,” IEEE Journal of Photovoltaics, 14(2), 260-264 (2024). https://doi.org/10.1109/jphotov.2023.3338862
A.E. Rakhshani, “Heterojunction properties of electrodeposited CdTe/CdS solar cells,” J. Appl. Phys. 90(8), 4265-4271 (2001). https://doi.org/10.1063/1.1397279
L. Ma, W. Liu, H. Cai, F. Zhang, and X. Wu, “Catalyst- and template-free low-temperature in situ growth of n-type CdS nanowire on p-type CdTe film and p-n heterojunction properties,” Sci Rep. 13(6), 38858 (2016). https://doi.org/10.1038/srep38858
F.A. Giyasova, “Development of Multilayer Photosensitive Structures Based on GaAs and Si for Optoelectronic Devices,” D.Sci. thesis, Institute of Semiconductor Physics and Microelectronics, Uzbekistan (2024).
F.A. Giyasova, and M.A. Yuldoshev, “Investigation of temporal characteristics of photosensitive heterostructures based on gallium arsenide and silicon,” Chalcogenide Letters, 22(2), 123–129 (2025). https://doi.org/10.15251/CL.2025.222.123
Sh.B. Utamuradova, F.A. Giyasova, K.N. Bakhronov, M.A. Yuldoshev, M.R. Bekchanova, and B. Ismatov, “Current Transfer Mechanism in A Thin-Based Heterosystem Based on A2B6 Compounds,” East Eur. J. Phys. (3), 325 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-31
S.M. Sze, Y. Li, and K.K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, 4th Edition, (Wiley, 2021).
S.R. Bera, and S. Saha, “Fabrication of CdTe/Si heterojunction solar cell,” Applied Nanoscience, 6(7), 1037-1042 (2016). https://doi.org/10.1007/s13204-015-0516-5
F.Kh. Khasanov, I.B. Sapaev, B.S. Mirzaev, Q.A. Shakarov, U.T. Davlatov, and N.N. Abdusattorov, “Si-CdTe-CdS Structures of Electronic Processes,” AIP Conf. Proc. 2432, 050017-1–050017-5 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0089974
J.Sh. Abdullayev, I.B. Sapaev, N.Sh. Esanmuradova, S.R. Kadirov, and Sh.M. Kuliyev, “Mathematical Analysis of the Features of Radial p-n Junction: Influence of Temperature and Concentration,” East Eur. J. Phys. (2), 220 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-24
Sh.N. Usmonov, Sh.A. Mirsagatov, and A.Yu. Leyderman, “Study of the current-voltage characteristic of the nCdS/pCdTe heterostructure depending on temperature,” Semiconductors, 44(3), 313-317 (2010). https://doi.org/10.1134/S1063782610030073
M.A. Yuldoshev, Z.T. Azamatov, A.B. Bakhromov, and M.R. Bekchanova, East Eur. J. Phys. (4), 250 (2024), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2024-4-25
T. Jüstel, General Chemistry (Part Inorganic Chemistry) Lecture, April 2024. http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.2.36270.93763
N.F. Zikrillayev, M.K. Khakkulov, M.H. Aripova, B.B. Ibragimova, and N.E. Iskandarov, “Electrophysical Properties of Cadmium and Sulfur-doped Silicon with Electronic Conductivity,” International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology, 6(12), 12073-12076 (2019).
I.H. Smaili, and G.B. Hmida, “A Review of Minority Carrier Recombination Lifetime Measurements,” International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology (IJRASET), 11(V), 1351-1361 (2023). https://doi.org/10.22214/ijraset.2023.51725
M. Koussour, S. Bekovb, J. Rayimbaev, A. Syzdykova, S. Muminovd, and I. Ibragimov, “Observational constraints on a generalized equation of state model,” Physics of the Dark Universe, 47, 101799 (2025). https://doi.org/10.1016/j.dark.2024.101799
M. Zha, E. Gombia, F. Bissoli, A. Zappettini, and L. Zanotti, “Growth and Deep Level Characterisation of Undoped High Resistivity CdTe Crystals,” Phys. Status Solidi B, 229, 15 (2002). https://doi.org/10.1002/1521-3951(200201)229:1<15::AID-PSSB15>3.0.CO;2-6
Kh.Yu. Rakhimov, H.T. Yusupov, Sh.R. Nurmatov, A. Chaves, and G.R. Berdiyorov, “Wave-packet rectification in graphene with alternating circular electrostatic potential barriers,” J. Appl. Phys. 137, 144302 (2025). https://doi.org/10.1063/5.0250401
I.M. Dharmadasa, and A.A. Ojo, “Unravelling complex nature of CdS/CdTe based thin film solar cells,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28(8), 16598-16617 (2017). https://doi.org/10.1007/s10854-017-7615-x
Y.B. Acharya, “Effect of temperature dependence of band gap and device constant on I-V characteristics of junction diode,” Solid-State Electronics, 45(7), 1115-1119 (2001). https://doi.org/10.1016/S0038-1101(01)00139-3
Sh.B. Utamuradova, F.A. Giyasova, M.S. Paizullakhanov, S.Yu. Gerasimenko, M.A. Yuldoshev, S.R. Boydedayev, and M.R. Bekchanova, “Investigation of the functional capability of modified silicon-based photodiodes structure,” Chalcogenide Letters, 22(8), 753–764 (2025). https://doi.org/10.15251/CL.2025.228.753
Z. Wang, Z. Cheng, A.E. Delahoy, and K.K. Chin, “A Study of Light-Sensitive Ideality Factor and Voltage-Dependent Carrier Collection of CdTe Solar Cells in Forward Bias,” IEEE Journal of Photovoltaics, 3(2), 843-851 (2013). https://doi.org/10.1109/jphotov.2013.2247095
Авторське право (c) 2025 Ф.А. Гіясова, Х.Н. Бахронов, М.А. Юлдошев, І.Б. Сапаєв, Р.Г. Ікрамов, Ф.А. Гіясов, М.Р. Бекчанова, М.М. Кахаров
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).
