Saçtırma Yöntemi ile Üretilen Işığa Duyarlı Germanyum Katkılı Tungsten Oksit Filmin Elektriksel Karakterizasyonu

Magnetron saçtırma yöntemi kullanılarak Al kontaklı p-tipi Si altlık üzerine %3.1 Ge katkılı WOx katmanı büyütülerek p-n tipi Al/Si/WOx(%3.1Ge) eklemi elde edilmiştir. SEM ve EDS analizi sonuçları yüzeyin pürüzsüz ve homojen bir yapıya sahip olduğunu ve sırasıyla %93.7 W, 3.1% Ge ve 3.3% O oranlarından oluştuğunu göstermektedir. Elektriksel özelliklerin incelenebilmesi için üretilen aktif tabaka üzerine Ag nokta kontaklar atılarak sonuçta Al/Si/WOx(%3.1Ge)/Ag yapısı elde edilmiştir. Üretilen heteroeklemin karanlık ve değişik ışık şiddetleri altında ±4V potansiyel aralığında I-V ölçümleri yapılarak diyot parametreleri (seri direnç, engel yüksekliği, diyot idealite faktörü, ters doyum akımı) incelenmiştir. Diyot idealite faktörünün ve seri direncin sırasıyla 3.7-5.68 ve 0-20Ω arasında, engel yüksekliğinin ise 0.12-0.18 eV arasında değerler aldığı ve ters doyma akımının ışık şiddetine bağlı değişim gösterdiği saptanmıştır. Heteroeklemi'nin tipik fotodiyot davranışı gösterdiği ve 60mW/cm2 ışık şiddeti altında maksimum doldurma faktörü değerinin 0.2660 olduğu belirlendi.    

Electrical Characterization of Photosensitive Germanium Doped Tungsten Oxide Film Produced by Sputtering Method

A p-n type Al/Si/WOx(3.1% Ge) junction was obtained by growing 3.1% Ge doped WOx layer on an Al contacted p-type Si substrate using magnetron sputtering method. The results of SEM and EDS analysis show that the surface has a smooth and homogeneous structure and consists of 93.7% W, 3.1% Ge and 3.3% O, respectively. In order to examine the electrical properties, Ag dot contacts were deposited on the produced active layer and Al/Si/WOx(3.1%Ge)/Ag structure was obtained. Diode parameters (series resistance, barrier height, diode ideality factor, reverse saturation current) were investigated by making I-V measurements in the ±4V potential range under dark and different light intensities of the produced heterojunction. It was observed that the diode ideality factor and series resistance have values between 3.7-5.68 and 0-20Ω, respectively, and the barrier height have values between 0.12-0.18 eV, and the reverse saturation current changed depending on the light intensity. The heterojunction demonstrated standart photodiode behaviour, with a maximum fill factor value of 0.2660 under 60mW/cm2 light intensity.

___

  • Aktas, S. (2022). Electrical characterisation of photosensitive Si/W–Ge oxide composite heterojunction. Optical Materials, 132, 112839.
  • Aktas, S., ve Ünal, F. (2022). Metal Oksit ve Organik Bazlı Çoklu Heteroeklemin Yapısal ve Elektriksel Özelliklerinin İncelenmesi. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 12(1), 508-520.
  • Al-Ta’ii, H. M. J., Periasamy, V., ve Amin, Y. M. (2016). Electronic Characterization of Au/DNA/ITO Metal-Semiconductor-Metal Diode and Its Application as a Radiation Sensor. PloS One, 11(1), e0145423.
  • Aldemir, D. A., Kökce, A., ve Özdemir, A. F. (2017). Schottky diyot parametrelerini belirlemede kullanılan metotların geniş bir sıcaklık aralığı için kıyaslanması. SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(6), 1286-1292
  • Amarsingh Bhabu, K., Kalpana Devi, A., Theerthagiri, J., Madhavan, J., Balu, T., ve Rajasekaran, T. R. (2017). Tungsten doped titanium dioxide as a photoanode for dye sensitized solar cells. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 28(4), 3428-3439
  • Arunadevi, R., Kavitha, B., Rajarajan, M., ve Suganthi, A. (2019). Sonochemical synthesis and high-efficient solar-light-driven photocatalytic activity of novel cobalt and manganese codoped tungsten oxide nanoparticles. Chemical Physics Letters. 715, 252-262.
  • Aslan, N., Kurt, M. Ş., ve Mehmet Koç, M. (2022). Morpho-structural and optoelectronic properties of diamond like carbon–germanium (DLC-Ge) composite thin films produced by magnetron sputtering. Optical Materials, 126, 112229.
  • Bartesaghi, D., Pérez, I. D. C., Kniepert, J., Roland, S., Turbiez, M., Neher, D., ve Koster, L. J. A. (2015). Competition between recombination and extraction of free charges determines the fill factor of organic solar cells. Nature Communications, 6(1), 7083.
  • Bourdin, Gaudon, Weill, Duttine, Gayot, Messaddeq, ve Cardinal. (2019). Nanoparticles (NPs) of WO3-x Compounds by Polyol Route with Enhanced Photochromic Properties. Nanomaterials, 9(11), 1555.
  • Çetinkaya, H. G., Tecimer, H., Uslu, H., ve Altındal, Ş. (2013). Photovoltaic characteristics of Au/PVA (Bi-doped)/n-Si Schottky barrier diodes (SBDs) at various temperatures. Current Applied Physics, 13(6), 1150-1156.
  • Cheung, S. K., ve Cheung, N. W. (1986). Extraction of Schottky diode parameters from forward current-voltage characteristics. Applied Physics Letters. 49, 85.
  • Dastan, D. (2017). Effect of preparation methods on the properties of titania nanoparticles: solvothermal versus sol–gel. Applied Physics A: Materials Science and Processing. 123, 699.
  • Deb, S. K. (2008). Opportunities and challenges in science and technology of WO3 for electrochromic and related applications. Solar Energy Materials and Solar Cells. 9(2), 245-258
  • Farag, A. A. M. (2009). Structure and transport mechanisms of Si/porous Si n–p junctions prepared by liquid phase epitaxy. Applied Surface Science, 255(6), 3493-3498.
  • Hassel, A. W., Milenkovic, S., ve Smith, A. J. (2010). Large scale synthesis of single crystalline tungsten nanowires with extreme aspect ratios. Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science. 207(4), 858-863.
  • Hoel, A., Reyes, L. F., Heszler, P., Lantto, V., ve Granqvist, C. G. (2004). Nanomaterials for environmental applications: novel WO3-based gas sensors made by advanced gas deposition. Current Applied Physics, 4(5), 547-553.
  • Jafari, A., Alam, M. H., Dastan, D., Ziakhodadadian, S., Shi, Z., Garmestani, H., Weidenbach, A. S., ve Ţălu, Ş. (2019). Statistical, morphological, and corrosion behavior of PECVD derived cobalt oxide thin films. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 30, 21185-21198
  • Jiang, Z., Yu, Y., Wang, Y., Zhou, D., Deng, W., ve Zhang, X. (2021). High-power Si-Ge photodiode assisted by doping regulation. Optics Express, 29(5), 7389.
  • Kampen, T. U., Park, S., ve Zahn, D. R. T. (2002). Barrier height engineering of Ag/GaAs(100) Schottky contacts by a thin organic interlayer. Applied Surface Science, 190(1-4), 461-466.
  • Khare, C., Sliozberg, K., Meyer, R., Savan, A., Schuhmann, W., ve Ludwig, A. (2013). Layered WO3/TiO2 nanostructures with enhanced photocurrent densities. International Journal of Hydrogen Energy, 38(36), 15954-15964.
  • Koltypin, Y., Nikitenko, S. I., ve Gedanken, A. (2002). The sonochemical preparation of tungsten oxide nanoparticles. Journal of Materials Chemistry. 12, 1107-1110.
  • Kurt, M. S., Aktas, S., Unal, F., Kabaer, M. (2022). Optical and Electrical Characterization of a ZnO/Coronene-Based Hybrid Heterojunction Photodiode. Journal of Electronic Materials. 1-12
  • Michel, J., Liu, J., ve Kimerling, L. C. (2010). High-performance Ge-on-Si photodetectors. Nature Photonics. 4(8), 527-534.
  • Nimittrakoolchai, O. U., ve Supothina, S. (2008). High-yield precipitation synthesis of tungsten oxide platelet particle and its ethylene gas-sensing characteristic. Materials Chemistry and Physics. 112(1), 270-274.
  • Qiu, H., Lu, Y. F., ve Mai, Z. H. (2002). Electrochromic writing and erasing on tungsten oxide films in air by scanning tunneling microscopy. Journal of Applied Physics. 91, 440.
  • Reddy, V. R., Prasad, C. V., Janardhanam, V., ve Choi, C.-J. (2021). Electrical and carrier transport properties of Ti/α-amylase/p-InP MPS junction with a α-amylase polymer interlayer. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 32(6), 8092-8105.
  • Shetty, A., Roul, B., Mukundan, S., Mohan, L., Chandan, G., Vinoy, K. J., ve Krupanidhi, S. B. (2015). Temperature dependent electrical characterisation of Pt/HfO 2 /n-GaN metal-insulator-semiconductor (MIS) Schottky diodes. AIP Advances, 5(9), 097103.
  • Sliozberg, K., Schäfer, D., Erichsen, T., Meyer, R., Khare, C., Ludwig, A., ve Schuhmann, W. (2015). High-Throughput Screening of Thin-Film Semiconductor Material Libraries I: System Development and Case Study for Ti-W-O. ChemSusChem. 8(7), 1270-1278.
  • Tan, G.-L., Tang, D., Dastan, D., Jafari, A., Silva, J. P. B., ve Yin, X.-T. (2021). Effect of heat treatment on electrical and surface properties of tungsten oxide thin films grown by HFCVD technique. Materials Science in Semiconductor Processing, 122, 105506.
  • Terohid, S. A. A., Heidari, S., Jafari, A., ve Asgary, S. (2018). Effect of growth time on structural, morphological and electrical properties of tungsten oxide nanowire. Applied Physics A, 124(8), 567.
  • Tung, R. T. (1992). Electron transport at metal-semiconductor interfaces: General theory. Physical Review B. 45, 13509.
  • Ünal, F. (2022). Investigation of Diode Parameters of Photoconductive and Photovoltaic p-Type Si/Ge-Doped WOx Heterojunction. Journal of Electronic Materials, 1-13.
  • Ünal, F. (2021). Investigation Of Some Optical And Electrical Properties Of InSe Thin Film, a Window Layer for Photovoltaic Cell Growth on Glass/GaSe Substrate by M-CBD Method. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi. 11(1), 297-306.
  • Ünal, F., ve Aktaş, S. (2022). Işığa Duyarlı n-tipi Katkılı Metal oksit/p-tipi Si Heteroekleminin Elektriksel Karakterizasyonu. Journal of the Institute of Science and Technology, 12(3), 1506-1517.
  • Ünal, F., Demir, S., ve Mammadov, H. (2021). Structural, surface morphological, optical and electrical properties of InxSey thin films, an absorber layer for photovoltaic cells fabricated by M-CBD method using different variables. Turkish Journal of Chemistry. 45(6), 1761-1773.
  • Unal, F., Kurt, M. S., ve Durdu, S. (2022). Investigation of the effect of light on the electrical parameters of Si/TiO2 heterojunctions produced by anodic oxidation on p-type Si wafer. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 33, 15834-15847.
  • Zheng, H., Ou, J. Z., Strano, M. S., Kaner, R. B., Mitchell, A., ve Kalantar-zadeh, K. (2011). Nanostructured Tungsten Oxide - Properties, Synthesis, and Applications. Advanced Functional Materials, 21(12), 2175-2196.
  • Zurnacı, M., Ünal, F., Demir, S., Gür, M., Şener, N., ve Şener, İ. (2021). Synthesis of a new 1,3,4-thiadiazole-substituted phenanthroimidazole derivative, its growth on glass/ITO as a thin film and analysis of some surface and optoelectronic properties. New Journal of Chemistry, 45(48), 22678-22690.
Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: 4
  • Başlangıç: 2010
  • Yayıncı: Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

Rüzgâr Enerji Santrali Değerlemesinde Geleneksel Değerleme Yöntemi ile Monte Carlo Simülasyonu’nun Karşılaştırılması

Duygu BIYIKLI, Faik Ahmet SESLİ, Pelin KASAP

Termoplastik Hibrit Kompozitlerde Hammadde Karışım Oranı Optimizasyonu için Gri Kurt Algoritmasının Kullanılması

Tuğrul ÇAVDAR, Ercüment ÖZTÜRK

Giresun Sahilinden Toplanan Donax trunculus Kabuklarından Elde Edilen Pigmentlerin İz Element, Ağır Metal İçeriği ve Serbest Radikal Giderme Aktivitelerinin Belirlenmesi

Ayşegül ÇEBİ, Emine Gülçeri GÜLEÇ PEKER, İspandiyar RUSTAMZADA, Elif SOYLU

Pandemi Sürecinde KYK Yurtlarında Kalan Öğrenciler İçin Karantina Yeri Seçimi

Zeynep BİLEN, Merve YILDIZ, Beyza Nur PEÇENEK, Tuğba DANIŞAN, Tamer EREN

AlInN/AlN HEMT’in Detaylı Optik Özellikleri

Ömer AKPINAR, Ahmet BİLGİLİ, Mustafa ÖZTÜRK, Süleyman ÖZÇELİK

Sarp-Giresun Otoyol Çevresindeki Yapraklı Karayosunlarında Ağır Metal Analizleri

Bahadır KOZ

Ultrason ve/veya organik asit muamelesiyle gıda kaynaklı patojen biyofilmlerin uzaklaştırılması

Emel ÜNAL TURHAN, Süleyman POLAT

(E)-4-bromo-5-floro-2-(((4-(fenilamino)fenil)imino)metil)fenol Bileşiğinin Kimyasal Aktivite ve Spektroskopik Çalışmaları

Sedanur KALECİK, Enis GÜZEL, Onur Erman DOĞAN, Erbil AĞAR, Metin YAVUZ

Kararsız Konveksiyon Ağırlıklı Akış Problemlerinin Sayısal Çözümü için Yenilikçi bir Yaklaşım

Osman ÜNAL, Nuri AKKAŞ

Çok Amaçlı Genetik Algoritma Yöntemi Kullanılarak Enine Laminasyonlu Senkron Relüktans Motor Optimizasyonu

Hasan ÇAMCI, Onur Özdal MENGİ, Serdal ARSLAN