Growth and characterization of Type I (Straddling gap) and Type II (staggered gap) heterojunctions alignment in thin films for potential photovoltaic applications
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Pagonis, Ioannis
Παγώνης, Ιωάννης
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
We present results referring to the performances of two different thin films, one composed by two semiconductors exhibiting band alignment of Type I (straddling gap) and another on of Type II (staggered gap). The films were grown by means of a two-step process consisting in depositing first a metallic layer on silicon n-type semiconductor and subsequently oxidize it in oxygen plasma. For the type I band gap system we grow a Zr-Ti-Cu alloy, while for, the type II, we deposited metallic tin (Sn) considering that upon oxidation SnxOy, SnO SnO2 will be produced that are n,p and n type semiconductors, respectively. The grown films were analyzed by means of X-Ray Diffraction (XRD) and X-Ray Photoelectron spectroscopy (XPS) for the structural and compositional characterizations, while we used I-V four probe and photo-current measurements for the assessment of their photo-electrical performances. It came out that the systems containing semiconductors having electronic Type II band alignment perform significantly better than those of type I, suggesting that these systems could be promising for photo-electric application.
Παρουσιάζουμε αποτελέσματα μελέτης αναφορικά με τις επιδόσεις δύο διαφορετικών συστημάτων λεπτών υμενίων, εκ των οποίων το ένα αποτελείται από δύο ημιαγώγιμα υλικά στα οποία η ευθυγράμμιση των ενεργειακών ζωνών τους σχηματίζουν ετεροεπαφές Τύπου Ι (straddling gap) και στο άλλο Τύπου ΙΙ (staggered gap). Τα λεπτά υμένια αναπτύχθηκαν με μια διαδικασία δύο βημάτων εκ των οποίων το πρώτο βήμα είναι η εναπόθεση με την μέθοδο της μαγνητικά υποβοηθούμενης ιοντοβολής (magnetron sputtering) ενός μεταλλικού υμενίου σε υπόστρωμα n-τύπου Si(001) και ακολούθως οξείδωση με χρήση πλάσματος οξυγόνου. Για το σύστημα της ετεροεπαφής Τύπου Ι (straddling gap) αναπτύξαμε κράμα Zr-Ti-Cu που ακολούθως οξειδώθηκε, ενώ για την ετεροεπαφή Τύπου ΙΙ (staggered gap) εναποθέσαμε μεταλλικό Sn ο οποίος κατόπιν οξείδωσης σε πλάσμα οξυγόνου παρήγαγε SnxOy , SnO και SnO2 τα οποία είναι n,p και n τύπου ημιαγωγοί αντιστοίχως. Τα αναπτυχθέντα λεπτά υμένια αναλύθηκαν ως προς την κρυσταλλική δομή με σκέδαση ακτινών-Χ (XRD) και ως προς τον στοιχειακό και χημικό χαρακτηρισμό με την μέθοδο της φασματοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων ακτινών-Χ (XPS). Για την πρώτη εκτίμηση των φωτο-ηλεκτρικών επιδόσεων των συστημάτων λεπτών υμενίων πραγματοποιήθηκε I-V ηλεκτρικός χαρακτηρισμός με μέτρηση 4-σημείων και με μετρήσεις φωτορεύματος σε μέτρηση 2-σημείων. Αποδείχθηκε ότι τα συστήματα τα οποία εμπεριέχουν ημιαγωγούς με ετεροεπαφές Τύπου ΙΙ αποδίδουν πολύ καλύτερα σε σχέση με εκείνα που έχουν Τύπου Ι, υποδηλώνοντας ότι αυτά τα υλικά είναι πολλά υποσχόμενα για μελλοντικές φωτοηλεκτρικές χρήσεις.
Παρουσιάζουμε αποτελέσματα μελέτης αναφορικά με τις επιδόσεις δύο διαφορετικών συστημάτων λεπτών υμενίων, εκ των οποίων το ένα αποτελείται από δύο ημιαγώγιμα υλικά στα οποία η ευθυγράμμιση των ενεργειακών ζωνών τους σχηματίζουν ετεροεπαφές Τύπου Ι (straddling gap) και στο άλλο Τύπου ΙΙ (staggered gap). Τα λεπτά υμένια αναπτύχθηκαν με μια διαδικασία δύο βημάτων εκ των οποίων το πρώτο βήμα είναι η εναπόθεση με την μέθοδο της μαγνητικά υποβοηθούμενης ιοντοβολής (magnetron sputtering) ενός μεταλλικού υμενίου σε υπόστρωμα n-τύπου Si(001) και ακολούθως οξείδωση με χρήση πλάσματος οξυγόνου. Για το σύστημα της ετεροεπαφής Τύπου Ι (straddling gap) αναπτύξαμε κράμα Zr-Ti-Cu που ακολούθως οξειδώθηκε, ενώ για την ετεροεπαφή Τύπου ΙΙ (staggered gap) εναποθέσαμε μεταλλικό Sn ο οποίος κατόπιν οξείδωσης σε πλάσμα οξυγόνου παρήγαγε SnxOy , SnO και SnO2 τα οποία είναι n,p και n τύπου ημιαγωγοί αντιστοίχως. Τα αναπτυχθέντα λεπτά υμένια αναλύθηκαν ως προς την κρυσταλλική δομή με σκέδαση ακτινών-Χ (XRD) και ως προς τον στοιχειακό και χημικό χαρακτηρισμό με την μέθοδο της φασματοσκοπίας φωτοηλεκτρονίων ακτινών-Χ (XPS). Για την πρώτη εκτίμηση των φωτο-ηλεκτρικών επιδόσεων των συστημάτων λεπτών υμενίων πραγματοποιήθηκε I-V ηλεκτρικός χαρακτηρισμός με μέτρηση 4-σημείων και με μετρήσεις φωτορεύματος σε μέτρηση 2-σημείων. Αποδείχθηκε ότι τα συστήματα τα οποία εμπεριέχουν ημιαγωγούς με ετεροεπαφές Τύπου ΙΙ αποδίδουν πολύ καλύτερα σε σχέση με εκείνα που έχουν Τύπου Ι, υποδηλώνοντας ότι αυτά τα υλικά είναι πολλά υποσχόμενα για μελλοντικές φωτοηλεκτρικές χρήσεις.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Composite thin films, Magnetron sputtering, Oxygen plasma treatment, Tin oxides, Zirconium dioxide, Electric properties, Photoresponsivity, Σύνθετα λεπτά υμένια, Μαγνητικά υποβοηθούμενη ιοντοβολή, Διεργασία πλάσματος οξυγόνου, Οξείδια κασσιτέρου, Διοξείδιο ζιρκονίου, Ηλεκτρικές ιδιότητες, Φωτοαπόκριση
Θεματική κατηγορία
Solid state physics, Φυσική στερεάς κατάστασης
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
en
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής
Όνομα επιβλέποντος
Ευαγγελάκης, Γεώργιος
Εξεταστική επιτροπή
Δεληγιαννάκης, Ιωάννης
Ευαγγέλου, Ευάγγελος
Ευαγγελάκης, Γεώργιος
Ευαγγέλου, Ευάγγελος
Ευαγγελάκης, Γεώργιος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Επιπρόσθετα έχει σταλεί και επιστημονικό άρθρο στο περιοδικό Thin Solid Films της Elsevier, βασισμένο στα πειραματικά αποτελέσματα αυτής της δουλειάς.
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστημιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
University of Ioannina. Department of Physics
University of Ioannina. Department of Physics
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
109
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States