دراسة أغشية موصلة شفافة من نوع p من MgZnOS وكاشف ضوئي فوق بنفسجي من نوع p-n ذاتي التشغيل

GUO Ziman ,  

WANG Yang ,  

LIU Yang ,  

ZHANG Teng ,  

CHEN Jian ,  

LU Yinmei ,  

HE Yunbin ,  

摘要

في مواجهة مشكلة إحداث نوع p في نصف ناقلات ZnO النقي، اقترحنا فكرة جديدة تتمثل في استبدال مزدوج للأيونات السالبة (S2-) والموجبة (Mg2+) والتحكم التعاوني في بنية نطاق إلكترونات سبيكة ZnO كأساس لإحداث مطعمات N المستقبلة، واستخدمنا طريقة الترسيب بالليزر النبضي لتحضير أغشية شفافة موصلة من MgZnOS المطعمة بـ N من نوع p بنجاح. تم تحليل بنية البلورة والخصائص الكهروضوئية والتركيب الكيميائي للأغشية باستخدام حيود الأشعة السينية، والتحليل الطيفي للنقل عبر الضوء، وتأثير هول، وقياس طيف الإلكترونات بالأشعة السينية، ومطيافية الأيونات الثانوية. أظهرت النتائج التجريبية أن أغشية MgZnOS∶N المركبة لها بنية وزنكيت سداسي، وتنمو مع تفضيل اتجاه المحور c. تتجاوز نفاذية الأغشية في نطاقات الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء القريبة 80٪، كما يؤدي تدعيم Mg إلى توسيع فجوة النطاق البصرية لأغشية سبائك ZnO بشكل ملحوظ. كانت محتويات Mg وS في الأغشية الموصلية من النوع p المُحضرة 9٪ و25٪ على التوالي، وكانت كثافة الحفر 2.02×1019 سم-3، وتنقل هول 0.25 سم2/(فولت∙ثانية)، والمقاومة 1.24 Ω∙سم. استنادًا إلى التحضير الناجح لأغشية MgZnOS∶N من النوع p، تم تصميم وتحضير كاشف ضوئي فوق بنفسجي جديد من النوع p-n شبه المتجانس p-MgZnOS∶N/n-ZnO. أظهر الجهاز خصائص تقويم ثنائية نموذجية (جهد تشغيل حوالي 1.21 فولت)، وأظهر استجابة ضوئية فوق بنفسجية ذاتية التشغيل مستقرة عند انحياز 0 فولت، مع حساسية قصوى قدرها 2.26 مللي أمبير/واط (عند الطول الموجي 350 نانومتر). ويُعزى استجابة الضوء الذاتية التشغيل أعلاه إلى الفصل الفعّال وتحريك حاملات الشحنة المثارة بواسطة الحقل الكهربائي الداخلي لتوصيل p-n. توفر هذه الدراسة مرجعًا قيمًا لأبحاث إحداث نوع p في ZnO، وهي ذات أهمية كبيرة لتطوير أجهزة بصريات إلكترونية قائمة بالكامل على ZnO عالية الأداء.

关键词

الترسيب بالليزر النبضي;إحداث نوع p;MgZnOS;وصلات p-n

阅读全文