Electrical and photoelectric properties of hybrid structures based on porous silicon and zinc oxide
Keywords:
porous silicon, zinc oxide, photoresponse, spectral characteristics
Abstract
Zinc oxide nanostructured arrays were grown on porous silicon surface by electrochemical deposition method. The influence of temperature on the morphology of the grown ZnO layers is confirmed. Voltage-current curves of obtained hybrid structures are investigated. Time and spectral dependencies of the photoresponse of these structures are studied for a wide range of electromagnetic radiation. The results are interpreted in the frame of the qualitative model, which suggests that different band gap value for zinc oxide, porous silicon and silicon substrate ensure efficient UV, visible and IR absorption. Obtained data widen the perspective of using porous silicon based structures and ZnO in photoelectronics.
Downloads
Download data is not yet available.
References
Bisi O., Ossicini S., Pavesi L. Porous silicon: a quantum sponge structure for silicon based optoelectronics // Surface Science Reports. - 2000. - Vol. 38, No. 1. - P. 1-126.
Cullis A. G., Canham L. T., Calcott P. D. J. The structural and luminescence properties of po¬rous silicon // Journal of Applied Physics. - 1997. - Vol. 82. - P. 909-965.
Föll H., Christophersen M., Carstensen J., Hasse G. Formation and application of porous silicon // Materials Science and Engineering. - R: Reports. - 2002. - Vol. 39, No. 4. - P. 93-141.
Ünal B., Parbukov A. N., Bayliss S. C. Pho¬tovoltaic properties of a novel stain etched porous silicon and its application in photosensitive devices // Optical Materials. - 2001. - Vol. 17. - P. 79-82.
Венгер Е. Ф., Кириллова С. И., Кизяк И. М., Манойлов Э. Г., Примаченко В. Е. Влияние примеси золота на фотолюминесценцию и фотоЭДС пористого кремния // ФТП. - 2004. - Т. 38, вып. 1. - С. 117-123.
Brodovoi A. V., Brodovoi V. A., Skryshevskyi V. A., Bunchuk S. G., Khnorozok L. M. Photoelectric properties of metal-porous siliconsilicon planar heterostructures // Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. - 2002. - Vol. 5, No. 4. - P. 395-397.
Olenych I. B., Monastyrskii L. S., Aksimentyeva O. I., Sokolovskii B. S. Effect of bromine adsorption on the charge transport in porous silicon - silicon structures // Electronic Materials Letters. - 2013. - Vol. 9, No. 3. - P. 257-260.
Оленич І. Б. Електричні і фотоелектричні властивості поруватого кремнію, модифікова ного наночастинками кобальту // Журнал нано- та електронної фізики. - 2014. - Т. 6, № 4. - С. 04022-1-04022-4.
Wang Z. L. Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2004. - Vol. 16, No. 25. - P. 829-858.
Heo Y. W., Norton D. P., Tien L. C., Kwon Y., Kang B. S., Ren F., Pearton S. J., LaRoche J. R. ZnO nanowire growth and devices // Materials Science and Engineering. - R: Reports. - 2004. - Vol. 47, No. 1. - P. 1-47.
Kapustianyk V., Turko B., Luzinov I., Rudyk V., Tsybulskyi V., Malynych S., Rudyk Yu., Savchak M. LEDs based on p-type ZnO nanowires synthesized by electrochemical deposition method // Physica Status Solidi (C). - 2014. - Vol. 11, No. 9-10. - P. 1501-1504.
Kind H., Yan H., Messer B., Law M., Yang P. Nanowire ultraviolet photodetectors and optical switches // Advanced Materials. - 2002. - Vol. 14, No. 2. - P. 158-160.
Клочко Н. П., Клепикова Е. С., Хрипунов Г. С., Волкова Н. Д., Копач В. Р., Любов В. Н., Кириченко М. В., Копач А. В. Антиотражающие наноструктурированные массивы оксида цинка, изготовленные методом импульсного электроосаждения // ФТП. - 2015. - Т. 49, вып. 2. - С. 219-229.
Singh R. G., Singh F., Agarwal V., Mehra R. M. Photoluminescence studies of ZnO / porous silicon nanocomposites // Journal of Physics. - D.: Applied Physics. - 2007. - Vol. 40. - P. 3090-3093.
Keramatnejad K., Khorramshahi F., Khatami S., Asl-Soleimani E. Optimizing UV detection properties of n-ZnO nanowire / p-Si heterojunction photodetectors by using a porous substrate // Optical and Quantum Electronics. - 2015. - Vol. 47. - P. 1739-1749.
Martinez L., Ocampo O., Kumar Y., Agarwal V. ZnO-porous silicon nanocomposite for possible memristive device fabrication // Nanoscale Research Letters. - 2014. - Vol. 9. - P. 437- 1-437-6.
Wu J. J., Liu S. C. Low-temperature growth of well-aligned ZnO nanorods by chemical vapor deposition // Advanced Materials. - 2002. - Vol. 14. - P. 215-218.
Srivatsa K. M. K., Chhikara D., Kumar M. S. Synthesis of aligned ZnO nanorod array on silicon and sapphire substrates by thermal evaporation technique // Journal of Materials Science & Technology. - 2011. - Vol. 27, No. 8. - P. 701-706.
Sundaram K. B., Khan A. Characterization and optimization of zinc oxide films by r.f. magnetron sputtering // Thin Solid Films. - 1997. - Vol. 295, No. 1. - P. 87-91.
Gafiychuk V. V., Ostafiychuk B. K., Pop¬ovych D. I., Popovych I. D., Serednytski A. S. ZnO nanoparticles produced by reactive laser ablation // Applied Surface Science. - 2011. - Vol. 257, No. 20. - P. 8396-8401.
Zhu M. W., Huang N., Gong J., Zhang B., Wang Z. J., Sun C., Jiang X. Growth of ZnO nanorod arrays by sol-gel method: transition from two-dimensional film to one-dimensional nanostructure // Applied Physics A. - 2011. - Vol. 103. - P. 159-166.
Hsu H. C., Cheng C. S., Chang C. C., Yang S., Chang C. S., Hsieh W. F. Orientation-enhanced growth and optical properties of ZnO nanowires grown on porous silicon substrates // Nan¬otechnology. - 2005. - Vol. 16, No. 2. - P. 297-301.
Клочко Н. П., Мягченко Ю. А., Мельничук Е. Е., Копач В. Р., Клепикова Е. С., Любов В. Н., Хрипунов Г. С., Копач А. В. Перспективы импульсного электроосаждения иерархических наноструктур оксида цинка // ФТП. - 2013. - Т. 47, вып. 8. - С. 1129-1136.
Оленич І. Б., Монастирський Л. С., Аксіментьєва О. І., Соколовський Б. С. Вологочутливі структури на основі поруватого кремнію // УФЖ. - 2011. - Т. 56, № 11. - С. 1199-1203.
Vakulenko O. V., Kondratenko S. V., Shutov B. M. // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 1999. - Vol. 2, No. 2. - P. 88-89.
Cullis A. G., Canham L. T., Calcott P. D. J. The structural and luminescence properties of po¬rous silicon // Journal of Applied Physics. - 1997. - Vol. 82. - P. 909-965.
Föll H., Christophersen M., Carstensen J., Hasse G. Formation and application of porous silicon // Materials Science and Engineering. - R: Reports. - 2002. - Vol. 39, No. 4. - P. 93-141.
Ünal B., Parbukov A. N., Bayliss S. C. Pho¬tovoltaic properties of a novel stain etched porous silicon and its application in photosensitive devices // Optical Materials. - 2001. - Vol. 17. - P. 79-82.
Венгер Е. Ф., Кириллова С. И., Кизяк И. М., Манойлов Э. Г., Примаченко В. Е. Влияние примеси золота на фотолюминесценцию и фотоЭДС пористого кремния // ФТП. - 2004. - Т. 38, вып. 1. - С. 117-123.
Brodovoi A. V., Brodovoi V. A., Skryshevskyi V. A., Bunchuk S. G., Khnorozok L. M. Photoelectric properties of metal-porous siliconsilicon planar heterostructures // Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. - 2002. - Vol. 5, No. 4. - P. 395-397.
Olenych I. B., Monastyrskii L. S., Aksimentyeva O. I., Sokolovskii B. S. Effect of bromine adsorption on the charge transport in porous silicon - silicon structures // Electronic Materials Letters. - 2013. - Vol. 9, No. 3. - P. 257-260.
Оленич І. Б. Електричні і фотоелектричні властивості поруватого кремнію, модифікова ного наночастинками кобальту // Журнал нано- та електронної фізики. - 2014. - Т. 6, № 4. - С. 04022-1-04022-4.
Wang Z. L. Zinc oxide nanostructures: growth, properties and applications // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2004. - Vol. 16, No. 25. - P. 829-858.
Heo Y. W., Norton D. P., Tien L. C., Kwon Y., Kang B. S., Ren F., Pearton S. J., LaRoche J. R. ZnO nanowire growth and devices // Materials Science and Engineering. - R: Reports. - 2004. - Vol. 47, No. 1. - P. 1-47.
Kapustianyk V., Turko B., Luzinov I., Rudyk V., Tsybulskyi V., Malynych S., Rudyk Yu., Savchak M. LEDs based on p-type ZnO nanowires synthesized by electrochemical deposition method // Physica Status Solidi (C). - 2014. - Vol. 11, No. 9-10. - P. 1501-1504.
Kind H., Yan H., Messer B., Law M., Yang P. Nanowire ultraviolet photodetectors and optical switches // Advanced Materials. - 2002. - Vol. 14, No. 2. - P. 158-160.
Клочко Н. П., Клепикова Е. С., Хрипунов Г. С., Волкова Н. Д., Копач В. Р., Любов В. Н., Кириченко М. В., Копач А. В. Антиотражающие наноструктурированные массивы оксида цинка, изготовленные методом импульсного электроосаждения // ФТП. - 2015. - Т. 49, вып. 2. - С. 219-229.
Singh R. G., Singh F., Agarwal V., Mehra R. M. Photoluminescence studies of ZnO / porous silicon nanocomposites // Journal of Physics. - D.: Applied Physics. - 2007. - Vol. 40. - P. 3090-3093.
Keramatnejad K., Khorramshahi F., Khatami S., Asl-Soleimani E. Optimizing UV detection properties of n-ZnO nanowire / p-Si heterojunction photodetectors by using a porous substrate // Optical and Quantum Electronics. - 2015. - Vol. 47. - P. 1739-1749.
Martinez L., Ocampo O., Kumar Y., Agarwal V. ZnO-porous silicon nanocomposite for possible memristive device fabrication // Nanoscale Research Letters. - 2014. - Vol. 9. - P. 437- 1-437-6.
Wu J. J., Liu S. C. Low-temperature growth of well-aligned ZnO nanorods by chemical vapor deposition // Advanced Materials. - 2002. - Vol. 14. - P. 215-218.
Srivatsa K. M. K., Chhikara D., Kumar M. S. Synthesis of aligned ZnO nanorod array on silicon and sapphire substrates by thermal evaporation technique // Journal of Materials Science & Technology. - 2011. - Vol. 27, No. 8. - P. 701-706.
Sundaram K. B., Khan A. Characterization and optimization of zinc oxide films by r.f. magnetron sputtering // Thin Solid Films. - 1997. - Vol. 295, No. 1. - P. 87-91.
Gafiychuk V. V., Ostafiychuk B. K., Pop¬ovych D. I., Popovych I. D., Serednytski A. S. ZnO nanoparticles produced by reactive laser ablation // Applied Surface Science. - 2011. - Vol. 257, No. 20. - P. 8396-8401.
Zhu M. W., Huang N., Gong J., Zhang B., Wang Z. J., Sun C., Jiang X. Growth of ZnO nanorod arrays by sol-gel method: transition from two-dimensional film to one-dimensional nanostructure // Applied Physics A. - 2011. - Vol. 103. - P. 159-166.
Hsu H. C., Cheng C. S., Chang C. C., Yang S., Chang C. S., Hsieh W. F. Orientation-enhanced growth and optical properties of ZnO nanowires grown on porous silicon substrates // Nan¬otechnology. - 2005. - Vol. 16, No. 2. - P. 297-301.
Клочко Н. П., Мягченко Ю. А., Мельничук Е. Е., Копач В. Р., Клепикова Е. С., Любов В. Н., Хрипунов Г. С., Копач А. В. Перспективы импульсного электроосаждения иерархических наноструктур оксида цинка // ФТП. - 2013. - Т. 47, вып. 8. - С. 1129-1136.
Оленич І. Б., Монастирський Л. С., Аксіментьєва О. І., Соколовський Б. С. Вологочутливі структури на основі поруватого кремнію // УФЖ. - 2011. - Т. 56, № 11. - С. 1199-1203.
Vakulenko O. V., Kondratenko S. V., Shutov B. M. // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. - 1999. - Vol. 2, No. 2. - P. 88-89.
Published
2017-02-16
How to Cite
Оленич, І. Б. (2017). Electrical and photoelectric properties of hybrid structures based on porous silicon and zinc oxide. Journal of Surface Physics and Engineering, 1(2), 186-193. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/7914
Section
Статті
У відповідності з типовим шаблоном.
