Moldavian Journal of the Physical Sciences (Jul 2021)
Fabrication Of p-NiO/n-ZnO:Ga heterostructures for a rectifier diode and a UV photodetector via RF magnetron sputtering and spray pyrolysis synthesis
Abstract
In this paper, a p–n thin film NiO/ZnO heterojunction for a rectifier diode and a UV photodetector is prepared and characterized. Nickel oxide (NiO) and gallium-doped zinc oxide (ZnO:Ga) thin films are grown by RF magnetron sputtering and spray pyrolysis techniques, respectively. The crystal structure of the thin films is studied by the X-ray diffraction (XRD) method. The transmittance and reflectance are studied by UV–VIS spectroscopy. The p–n electrical parameters are estimated from current–voltage characteristics. The effects of duration of thermal annealing at 450oC on the characteristics of the NiO/ZnO:Ga device are evaluated. The non-annealed diode shows the best rectification coefficient of 105 at ±1 V. The p–n photodetection capability is studied under UV illumination. At a reverse bias of –3 V under 365-nm UV illumination, the device shows a current intensity of ~6.2 × 10-12 A. The observed increase in the reverse current intensity by about two orders of magnitude under a UV lamp with a spectral irradiance of 10 W m-2 μ m-1 indicates a promising application in UV light detection.În această lucrare, a fost descrisă fabricarea și caracterizarea diodei redresoare și senzorului UV pe baza heterojoncțiunii cu straturi subțiri p-NiO/n-ZnO. Straturile subțiri de oxid de nichel (NiO) și oxid de zinc (ZnO:Ga) au fost obținute prin metoda pulverizării în regim de radiofrecvenţă (RF) și, respectiv, metoda pulverizării pirolitice. Structura cristalină a straturilor subțiri a fost investigată prin metoda difracției cu raze X (XRD). Transmitanța și reflectanța au fost studiate prin spectroscopie UV-VIS. Parametrii electrici ai heterojoncțiunii p-n au fost estimați din caracteristicile curent-tensiune. Au fost evaluate efectele duratei tratării termice la 450oC asupra caracteristicilor structurii NiO/ZnO:Ga. Dioda redresoare netratată a arătat cel mai bun coeficient de redresare de 105 la aplicarea tensiunii ±1 V. Capacitatea de detecție a senzorului pe baza heterojoncțiunii p-n a fost studiată la iluminarea UV. Curentul de întuneric al joncțiunii la polarizare inversă de -3V este ~ 6,2 × 10-12 A. O creștere a curentului invers cu aproximativ două ordine de mărime la iluminare cu lampa UV cu iradiere spectrală 10 Wm-2aproximativ două ordine de mărime la iluminare cu lampa UV cu iradiere spectrală 10 Wm-2aproximativ două ordine de mărime la iluminare cu lampa UV cu iradiere spectrală 10 Wm-2 μ m-1 prezintă o aplicație promițătoare în detectarea luminii UV.m-1 prezintă o aplicație promițătoare în detectarea luminii UV.m-1 prezintă o aplicație promițătoare în detectarea luminii UV.
Keywords
