Виготовлення та електричні транспортні властивості трьохбар’єрних структур GaAs типу M–p–n–M
Анотація
Інженерне формування багатобар’єрних потенціальних профілів є ефективним підходом до керування транспортом носіїв заряду в напівпровідникових структурах. У цій роботі виготовлено три конфігурації трьохбар’єрних структур типу метал–p–n–метал ( M–p–n–M) на напівізоляційних підкладках із використанням методу рідкофазної епітаксії (LPE). Склад шарів і напівпрозорі металеві контакти (Ag, Au) були цілеспрямовано підібрані для формування зв’язаної системи переходів метал–напівпровідник і p - n. Електричні транспортні властивості досліджувалися в широкому діапазоні напруг, а вольт-амперні характеристики були піддані порівняльному аналізу. У режимі малих напруг струм підкоряється степеневій залежності I ~ V0,5, що свідчить про домінування генераційних процесів. Із зростанням напруги спостерігається перехід до квазіомічної області та подальше формування пробою. У режимі високих електричних полів лінійні ділянки залежності ln(I/U2) від 1/U підтверджують домінування польово-асистованих механізмів транспорту в бар’єрних областях. Отримані результати демонструють, що перерозподіл електричного поля та взаємодія бар’єрів відіграють ключову роль у визначенні транспорту носіїв заряду в трьохбар’єрних структурах, забезпечуючи основу для подальшого розвитку перспективних напівпровідникових приладів.
Завантаження
Посилання
B. Fang, Y. Tian, and Z. Ma, "High carrier collection efficiency in graphene/GaAs heterojunction photodetectors," J. Semicond. 46, (2025). https://doi.org/10.1088/1674-4926/24110002
Y. Tian, H. Liu, J. Li, B. Liu, and F. Liu, "Recent Developments of Advanced Broadband Photodetectors Based on 2D Materials," Nanomaterials, 15, (2025). https://doi.org/10.3390/nano15060431
R.R. Kabulov, L.O. Shuhratova, K.T. Suyarov, F.A. Akbarov, D.B. Istamov, Structural, Compositional, and Photoluminescence Properties of CsPbBr3 Thin Films Grown by Single-source Thermal Vacuum Chemical Vapor Deposition, E-Journal Surf. Sci. Nanotechnol. 367, 364–367 (2025). https://doi.org/10.1380/ejssnt.2025-051
F. Li, J. Zeng, Y. Zhao, L. Zhu, Y. Zhou, Z. Wang, Z. Wang, et al., "High Hole Mobility van der Waals Junction Field-Effect Transistors Based on Te/GaAs for Multimode Photodetection and Logic Applications," ACS Appl. Mater. Interfaces, 17, 18655 18665 (2025). https://doi.org/10.1021/acsami.5c00891
I.I. Maripov, S.A. Radzhapov, S.F. Xasanov, D.B. Istamov, Y.T. Yuldashev, D. Axnazarova, and S.A. Ashirov, "Electrophysical Characterization of Photodetectors Based on Semiconductor Structures Si (Li) And Si(Au)," East Eur. J. Phys. (4), 435–441 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-43
E. Balcı, H. Durmuş, Ç. Bilkan, and Ş. Altındal, "On the electrical parameters, conduction mechanisms depend on temperature and voltage, and thermal sensor applications in the Re/n‑GaAs/Au Schottky diodes," J. Mater. Sci. Mater. Electron. 37, (2026). https://doi.org/10.1007/s10854-025-16561-6
F. Lin, J. Cui, Z. Zhang, Z. Wei, X. Hou, B. Meng, Y. Liu, et al., "GaAs Nanowire Photodetectors Based on Au Nanoparticles Modification," Materials (Basel). 16, 1–11 (2023). https://doi.org/10.3390/ma16041735
F. Capasso, "Band-Gap Engineering: From Physics and Materials To New Semiconductor Devices," Science, 235, 172 176 (1987). https://doi.org/10.1126/science.235.4785.172
A. Rogalski, "Infrared detectors: Status and trends," Prog. Quantum Electron. 27, 59–210 (2003). https://doi.org/10.1016/S0079-6727(02)00024-1
B.F. Levine, "Quantum-well infrared photodetectors," J. Appl. Phys. 74, (1993). https://doi.org/10.1063/1.354252
S. Mohammadnejad, and M. Aasi, "Analysis of structures and technologies of various types of photodetectors used in laser warning systems: a review," Opt. Eng. 62, (2023). https://doi.org/10.1117/1.oe.62.9.090901
H.J. Lee, M.M.A. Gamel, P.J. Ker, M.Z. Jamaludin, Y.H. Wong, and J.P.R. David, "Absorption Coefficient of Bulk III-V Semiconductor Materials: A Review on Methods, Properties and Future Prospects," J. Electron. Mater. 51, 6082–6107 (2022). https://doi.org/10.1007/s11664-022-09846-7
Z. Sun, "Electron Transport in High Aspect Ratio Semiconductor Nanowires and Metal-Semiconductor Interfaces," 2016. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1479821421998919
D.B. Istamov, O.A. Abdulkhayev, and S.M. Kuliyev, "Limiting characteristics of silicon diode temperature sensors for determining the maximum temperature with specified measurement accuracy," UNEC J. Eng. Appl. Sci. 5, 63–69 (2025). https://doi.org/10.61640/ujeas.2025.0507
R. Bebitov, O. Abdulkhaev, D. Yodgorova, D. Istamov, G. Khamdamov, S. Kuliyev, J.S. Abdullaev, et al., "Potential distribution over temperature sensors of p-n junction diodes with arbitrary doping of the base region," E3S Web Conf. 401, (2023). https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340103062
R.R. Bebitov, O.A. Abdulkhaev, D.M. Yodgorova, D.B. Istamov, G.M. Khamdamov, S.M. Kuliyev, A.A. Khakimov, and A.Z. Rakhmatov, "Dependence of the accuracy of the silicon diode temperature sensors for cryogenic thermometry on the spread of their parameters," Low Temp. Phys. 49, 256–260 (2023). https://doi.org/10.1063/10.0016843
R.R. Bebitov, O.A. Abdulkhaev, D.M. Yodgorova, D.B. Istamov, S.M. Kuliyev, A.A. Khakimov, A.B. Bobonazarov, and A.Z. Rakhmatov, "Distribution of impurities in base-depleted region of diode temperature sensor," Low Temp. Phys. 50, 418 424 (2024). https://doi.org/10.1063/10.0025635
D.B. Istamov, O.A. Abdulkhayev, S.M. Kuliyev, N. Abdullayev, S.A. Ashirov, and D.M. Yodgorova, "Temperature Response Curve of Silicon Diode Temperature Sensors," East Eur. J. Phys. (2), 287–291 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-2-35
Z. Ma, P. Tang, J. Xue, and J. Zhou, "Enhancing Photoresponse of GaAs-Based Photodetector by Plasmon Grating Structures," Plasmonics, 18, 1571–1579 (2023). https://doi.org/10.1007/s11468-023-01849-2
A. Komilov, O. Abdulkhaev, Y. Nasrullayev, B. Abdurasulov, and B. Abdukahhorov, "Error Minimization in PV Characterization When Using Unfiltered Light Sources," Appl. Sol. Energy (English Transl. Geliotekhnika), 60, 179–188 (2024). https://doi.org/10.3103/S0003701X24602059
S.D. Lin, and C.P. Lee, "GaAs metal-semiconductor-metal photodetectors with low dark current and high responsivity at 850 nm," Semicond. Sci. Technol. 17, 1261–1266 (2002). https://doi.org/10.1088/0268-1242/17/12/309
L. Boudjemila, et al., "Study Of Polarization Photosensitiveness of Nanostructured Au-Palladium-N-Gap Schottky Barriers," in: Handb. XXII Int. Sci. Conf. "Ecology. Human. Soc." 99–102 (2021). https://doi.org/https://doi.org/10.20535/EHS.2021.233065
S.M. Sze, D.J. Coleman, and A. Loya, "Current transport in metal-semiconductor-metal (MSM) structures," Solid State Electron. 14, 1209–1218 (1971). https://doi.org/10.1016/0038-1101(71)90109-2
V.P. Maxniy, "UV photodetectors with a Schottky barrier based on Zinc Selenide," Tech. Phys. J. 68, 123–125 (1998).
H.H. Gullu, D.E. Yıldız, M. Yıldırım, I. Demir, and I. Altuntas, "Electrical characteristics of Al/AlGaAs/GaAs diode with high Al concentration at the interface," J. Mater. Sci. Mater. Electron. 35, (2024). https://doi.org/10.1007/s10854-023-11907-4
E.H. Rhoderick, "Metal-Semiconductor Contacts," IEEE Proc. I Solid State Electron Devices, 129, 1–14 (1982). https://doi.org/10.1049/ip-i-1.1982.0001
A. Rogalski, P. Martyniuk, M. Kopytko, P. Madejczyk, and S. Krishna, "InAsSb-based infrared photodetectors: Thirty years later on," Sensors (Switzerland), 20, 1–74 (2020). https://doi.org/10.3390/s20247047
V. Gúriaux, A. Nedelcu, and P. Bois, "Double barrier strained quantum well infrared photodetectors for the 3-5 μm atmospheric window," J. Appl. Phys. 105, 1–9 (2009). https://doi.org/10.1063/1.3143102
B.S. Ma, W.J. Fan, Y.X. Dang, W.K. Cheah, W.K. Loke, W. Liu, D.S. Li, et al., "GaInNAs double-barrier quantum well infrared photodetector with the photodetection at 1.24 μm," Appl. Phys. Lett. 91, 3–5 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2767185
R.H. Fowler, and L. Nordheim, "Electron emission in intense electric fields," Proc. R. Soc. London. Ser. A, Contain. Pap. a Math. Phys. Character, 119, 173–181 (1928). https://doi.org/10.1098/rspa.1928.0091
J.G. Simmons, "Generalized Formula for the Electric Tunnel Effect between Similar Electrodes Separated by a Thin Insulating Film," J. Appl. Phys. 34, 1793–1803 (1963). https://doi.org/10.1063/1.1702682
F.X. Liang, J.Z. Wang, Z.P. Li, and L.B. Luo, "Near-Infrared-Light Photodetectors Based on One-Dimensional Inorganic Semiconductor Nanostructures," Adv. Opt. Mater. 5, 1–14 (2017). https://doi.org/10.1002/adom.201700081
Авторське право (c) 2026 Баходір М. Абдукахоров, Ойбек А. Абдулхаєв, Дамір Б. Істамов, Шукурулло М. Кулієв, Ділбара М. Йодгорова
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).
