p에 대한 다양한 금속 접점 조사

Jun 02, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8259(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

델라포사이트 반도체는 태양전지, 광촉매, 광검출기(PD) 및 p형 투명 전도성 산화물(TCO)에 적용할 수 있는 p형 재료의 고유한 특성과 가용성으로 인해 전기광학 분야에서 상당한 주목을 받아왔습니다. 가장 유망한 p형 델라포사이트 재료 중 하나인 CuGaO2(CGO)는 매력적인 전기적 및 광학적 특성을 가지고 있습니다. 본 연구에서는 스퍼터링을 이용한 고체 반응 경로를 채택한 후 다양한 온도에서 열처리함으로써 다양한 상의 CGO를 합성할 수 있습니다. CGO 박막의 구조적 특성을 조사함으로써 우리는 순수한 델라포사이트 상이 900°C의 어닐링 온도에서 나타나는 것을 발견했습니다. 더 낮은 온도에서는 델라포사이트 상이 관찰될 수 있지만 스피넬 상도 함께 관찰됩니다. 또한 구조적 및 물리적 특성은 600°C 이상의 온도에서 재료 품질이 향상됨을 나타냅니다. 이후 다른 CGO 기반 UV-PD에 비해 뛰어난 성능을 보이는 금속-반도체-금속(MSM) 구성의 CGO 기반 자외선-PD(UV-PD)를 제작하고 금속의 효과도 조사했습니다. 장치 성능에 대한 문의. 우리는 전기 접점으로 Cu를 사용하는 UV-PD가 상승 및 감쇠 시간에 대해 각각 1.8초와 5.9초의 짧은 응답 시간으로 29mA/W의 응답성으로 쇼트키 동작을 나타냄을 보여줍니다. 대조적으로, Ag 전극을 사용한 UV-PD는 12.2/12.8초의 더 느린 상승/감쇠 시간으로 약 85mA/W의 향상된 응답성을 보여주었습니다. 우리의 연구는 미래의 광전자 공학 응용 가능성을 위한 p형 델라포사이트 반도체 개발에 대해 조명합니다.

요즘 CuGaO2(CGO)는 상당한 광학적 및 전자적 특성으로 인해 전기 광학 장치에 널리 응용되고 있습니다. 3.6eV 밴드갭과 상당한 전도성을 갖춘 Delafossite CGO는 자외선(UV) 스펙트럼 범위에서 놀라운 응용을 약속할 수 있습니다. 또한 CGO는 본질적인 p형 반도체로, 일반적으로 n형 반도체인 ZnO, CdO, SnO2, In2O3:Sn 또는 In2O3:Mo와 같은 다른 투명 전도성 산화물(TCO)에 비해 매우 중요합니다3. 지금까지 Cu2O, NiO, VO2를 포함한 p형 TCO가 가장 인기 있는 연구 재료입니다. 가시광선 영역에서 80%의 높은 투과율과 최대 약 1021cm-3의 조정 가능한 정공 농도를 갖춘 신흥 델라포사이트 CGO는 p형 TCO로서의 가능성을 보여주었습니다4,5. 더욱이, 다양한 연구에 따르면 새로운 CGO 물질은 염료감응형 태양전지(DSSC)6, 광촉매7,8, pn 접합9, 투명박막트랜지스터(TTFT)10, 페로브스카이트 태양광용 정공수송층(HTL)에 널리 사용될 수 있음이 밝혀졌습니다. 세포11,12 및 광검출기13. 또한 Ga2O3 및 ZnO와의 우수한 격자 정합을 통해 이 재료는 다양한 광전자 및 전자 응용 분야를 위한 전체 산화물 pn 접합 제조에도 유망할 수 있습니다8,14.

일반적으로 β와 α는 CGO 재료의 주목할만한 두 가지 단계입니다. 우르츠광 구조를 갖는 위상 β는 꼭지점을 공유하는 GaO4 및 CuO4 사면체로 구성되며 1.47eV 밴드갭1을 나타냅니다. Suzuki 등은 β-CGO가 높은 흡수 계수와 적합한 직접 밴드갭으로 인해 태양 전지 제조에 적합한 옵션이라고 지적했습니다. α 상의 CGO는 \(R\overline{3}m\) 대칭을 갖는 델라포사이트 구조를 가지며, 여기서 Cu 원자는 O–Cu–O로서 O와 ​​선형 배열을 형성하는 반면 Ga 원자는 아 원자. 이러한 원자 배열은 ABCBAC 적층 구조로 다시 나타나는 Cu 및 GaO6 평면의 주기적인 구조를 제공합니다. 그림 1은 델라포사이트(α-)와 우르츠사이트(β-) CGO의 구조를 개략적으로 비교한 것이다. α-CGO는 3.6eV 밴드갭을 가지며, 이는 β-CGO와 그 특성을 고유하게 구별합니다. 분류에 따르면 α-CGO는 간접 반도체이지만 점 L과 F(k 공간)에서 약 3.6~3.7eV 에너지 차이로 직접 전이를 가지며, 이는 이 재료의 광학적 및 전자적 특성을 특정화할 수 있습니다. . Suzuki 등은 또한 α-CGO의 넓은 밴드갭과 유효 전도성으로 인해 적합한 TCO16으로 사용될 수 있다고 언급했습니다. 우르츠광에 비해 델라포사이트 상의 형성 에너지가 낮기 때문에 α-CGO는 더 안정적인 반면, β-CGO는 460°C 이상의 온도에서 분해되어 α-CGO를 형성할 수 있는 불안정한 상입니다.