CC BY
0
УДК 53
Пашикова Т.Д.
Преподаватель.
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
г. Ашхабад, Туркменистан Агагельдиева П.
Преподаватель.
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
г. Ашхабад, Туркменистан Аннаоразов П.А.
Преподаватель
Институт телекоммуникаций и информатики Туркменистана
г. Ашхабад, Туркменистан
УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ НАНОСТРУКТУРЫ AU-GA2Oз(FE)-N-GAASo.6Po.4
Аннотация
Разработаны высокоэффективные фотоприемники (ФП) видимого и УФ излучения на основе Аи-Ga2Oз(Fe)-n-GaAso.6Po.4 наноструктур. Были исследованы фотоэлектрические свойства Аи^а20з^е)-п-GaAso.6Po.4 наноструктуры фоточувствительность в видимой и ультрафиолетовой частях спектра, а также изучено влияние атома железа в оксидном слое на спектральную фоточувствительность.
Ключевые слова:
УФ фотоприемники, GaAso.6Po.4, МДП-структура, фоточувствительность, оксидный слой.
В последнее время во всем мире усилился интерес к полупроводниковым фотоприемникам (ФП) ультрафиолетового (УФ) диапазона спектра. Создание УФ-фотодетекторов на основе нанотехнологий и решение практических задач с их использованием является одной из важных задач. В настоящее время большое внимание уделяется разработке фотоприемников, работающих в ультрафиолетовой (УФ) и видимой части спектра на основе наноструктурированных диодов Шоттки металл-диэлектрик (оксид)-полупроводник (МДП). Это связано с тем, что они обладают более высокой фоточувствительностью в ультрафиолетовой части спектра по сравнению с нанодиодами с р-п-переходом.
В данной работе слой наноразмерного оксида галлия ^а20з^е)], легированного атомами железа ^е), был нанесен между металлом (Аи) и полупроводником (n-GaAso.6Po.4) [1]. Были исследованы фотоэлектрические свойства Au-Ga2Oз(Fe)-n-GaAso.6Po.4 наноструктуры фоточувствительность в видимой и ультрафиолетовой частях спектра, а также изучено влияние атома железа в оксидном слое на спектральную фоточувствительность.
С целью определения ширины запрещенной зоны ^ох) нанооксида Ga2Oз(Fe), сформированного на полупроводнике арсенид-фосфид-галлий (GaAs0,6P0,4), и выяснения влияния оксида железа ^е203) в нанослое на спектр фототока (1^), фоточувствительность наноструктуры Au-Ga2Oз(Fe)-n-GaAso.6Po.4 была исследована в видимой и ультрафиолетовой (hv=1,5-6,1eV) частях спектра. Сначала на поверхности слоя n-GaAso.6Po.4 очищенного химическим методом, формировали нанослой оксида железа ^е20з) толщиной 2-3 нм, затем слой нанооксида Ga2Oз оптимальной толщиной 3-5 нм. Затем создавался барьерный контакт нанесением нанослоя Аи толщиной 12-14 нм [2-5].
Конструктивная схема наноструктуры и основные результаты экспериментального анализа представлены на рисунках 1 и 2 а, б. При энергии фотонов 1^=3,5 эВ фоточувствительность фотоприемника находилась в диапазоне Sf0.15-0.18 А/Вт, вблизи hv=6,0 эВ фоточувствительность достигала ~0,25 А/Вт.
Новая закономерность была обнаружена в видимой (2-3 эВ) и УМ (5,0-6,1 эВ) части спектра (рис. 2а).
Аи-0а20з(Ре)-п-0а Aso бРо. 1
Ira
Рисунок 1 - Схема исследованной наноструктуры Au-Ga2O3(Fe)-n-GaAso.6Po.4 Ira, otn.bir.
2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
Рисунок 2 - Спектральная характеристика анализируемой наноструктуры Au-Ga2O3(Fe)-n-GaAso.6Po.4 (а), фотоэлектрическое определение ширины запрещенной зоны (Egox) оксидного слоя Ga2O3(Fe), сформированного на GaAso.6Po.4- полупроводник (б) ).
В длинноволновой части спектра зафиксирован максимум спектра фототока в районе hvm—2,35 эВ. Оно связано с образованием на границе раздела оксида Fe2O3 с Egox—2,1-2,2эВ (рис. 2а). В УФ (hv=5,0-6,1 эВ) части спектра обнаружено, что фототок растет по экспоненциальному закону с увеличением hv (рис. 2 а).
Когда энергия освещенного фотона превышает hv>5 эВ, начинается процесс быстрого увеличения носителей заряда в структуре нанодиода, при этом в формировании фототока участвует также нанопроволочный оксидный слой [Ga2O3(Fe)]. Фототок f экспоненциально возрастает в диапазоне hv=5,0-6,1 эВ. Это позволяет определить Egox оксида Ga2O3(Fe), образовавшегося на GaAso.6Po.4 (рис. 2б). Установлено, что на поверхности GaAso.6Po.4 формируется оксидный слой Ga2O3(Fe) с Egox=5,1±0,05 эВ (300К).
Таким образом, слой нанооксида железа Fe2O3, сформированный на n-GaAs0.6P0.4 обнаруживает уникальное свойство наноструктуры Au-Ga2O3(Fe)-n-GaAs0.6P0.4, имеющее большое научное и практическое значение. Фотодетекторы на основе новых явлений найдут широкое применение в различных областях науки и техники.
Список использованной литературы:
1. Melebayev D. A new technological method of création of semiconductor photodetectors of ultraviolet radiation //Journal Science and Tehnology in Turkmenistan. -2003, №7. -p. 38-48.
2. Мелебаев Д. Фоточувствительность структур Au-окисел-n-GaPo.4Aso.6 в УФ области спектра. // Труды
Российского совещания по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники. Новосибирск-2008. -с. 67.
3. Мелебаев Д. Фоточувствительность наноструктур Au-окисел-n-GaAso.6Po.4 в УФ области спектра// Тр. Российской конференции по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники. Новосибироск, 2015, с.128.
4. Вигдорович Е.Н., Гольдберг Ю.А. Дурдымурадова М.Г., Мелебаев Д., Царенков Б.В. Коротковолновая фоточувствительность поверхностно-барьерных структур: влияние промежуточного диэлектрического слоя// ФТП, -1991. -том 25, №8, с.1419-1422.
5. Мелебаев Д., Мелебаева Г.Д., Рудь В.Ю., Рудь Ю.В. Фоточувствительность и определение высоты барьеров Шоттки в структурах Au-n-GaAs// ЖТФ. -2008. т.78, №1. С.137-142.
© Пашикова Т.Д., Агагельдиева П., Аннаоразов П. А., 2024
