Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію

Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію

Створено фоточутливі сандвіч-структури на основі поруватого кремнію. Вивчено вплив леґування поруватого шару йонами Паладію на електричні та фотоелектричні властивості одержаних структур. Виявлено збільшення електропровідности та фото-ерс експериментальних структур внаслідок інкорпорації Паладію в м...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2016
Hauptverfasser: Оленич, І.Б., Перевізник, О.Б.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainian
Veröffentlicht: Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2016
Schriftenreihe:Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129928
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію / І.Б. Оленич, О.Б. Перевізник // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2016. — Т. 14, № 2. — С. 191-202. — Бібліогр.: 23 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-129928
record_format dspace
spelling irk-123456789-1299282018-02-03T03:03:34Z Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію Оленич, І.Б. Перевізник, О.Б. Створено фоточутливі сандвіч-структури на основі поруватого кремнію. Вивчено вплив леґування поруватого шару йонами Паладію на електричні та фотоелектричні властивості одержаних структур. Виявлено збільшення електропровідности та фото-ерс експериментальних структур внаслідок інкорпорації Паладію в матрицю поруватого кремнію. Досліджено температурні, енергетичні та часові залежності фотовідгуку бар’єрних структур та їх спектральні характеристики в діяпазоні довжин хвиль 450–1100 нм. Одержані результати розширюють перспективу застосування структур на основі поруватого кремнію у фотоелектроніці. Созданы фоточувствительные сандвич-структуры на основе пористого кремния. Изучено влияние легирования пористого слоя ионами палладия на электрические и фотоэлектрические свойства полученных структур. Обнаружено увеличение электропроводности и фотоэдс экспериментальных структур вследствие инкорпорации палладия в матрицу пористого кремния. Исследованы температурные, энергетические и временные зависимости фотоотклика барьерных структур, а также их спектральные характеристики в диапазоне длин волн 450–1100 нм. Полученные результаты расширяют перспективу применения структур на основе пористого кремния в фотоэлектронике. In this work, we fabricate photosensitive sandwich-like structures based on porous silicon by means of both electrochemical etching of silicon wafer and adding palladium into porous layer. The effect of porous layer doping by palladium ions on electrical and photovoltaic properties of the obtained structures is studied. The increase of electrical conductivity and photoinduced voltage in investigated structures is found because of palladium incorporation into the porous silicon matrix. Temperature, time, and energy dependences of photoinduced voltage of the barrier structures are measured. The existence of trap levels of non-equilibrium carriers, which affect the electronic processes in porous silicon nanostructures, is confirmed. Spectral characteristics of photoresponse within the 450–1100 nm wavelength range are investigated. The obtained results broaden the prospects of application of the structures based on porous silicon in photoelectronics. 2016 Article Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію / І.Б. Оленич, О.Б. Перевізник // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2016. — Т. 14, № 2. — С. 191-202. — Бібліогр.: 23 назв. — укр. 1816-5230 PACS: 68.37.Hk, 72.40.+w, 73.50.Pz, 73.63.-b, 81.05.Rm, 84.60.Jt, 85.60.-q http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129928 uk Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
description Створено фоточутливі сандвіч-структури на основі поруватого кремнію. Вивчено вплив леґування поруватого шару йонами Паладію на електричні та фотоелектричні властивості одержаних структур. Виявлено збільшення електропровідности та фото-ерс експериментальних структур внаслідок інкорпорації Паладію в матрицю поруватого кремнію. Досліджено температурні, енергетичні та часові залежності фотовідгуку бар’єрних структур та їх спектральні характеристики в діяпазоні довжин хвиль 450–1100 нм. Одержані результати розширюють перспективу застосування структур на основі поруватого кремнію у фотоелектроніці.
format Article
author Оленич, І.Б.
Перевізник, О.Б.
spellingShingle Оленич, І.Б.
Перевізник, О.Б.
Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
author_facet Оленич, І.Б.
Перевізник, О.Б.
author_sort Оленич, І.Б.
title Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію
title_short Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію
title_full Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію
title_fullStr Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію
title_full_unstemmed Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію
title_sort фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію
publisher Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
publishDate 2016
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/129928
citation_txt Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію / І.Б. Оленич, О.Б. Перевізник // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2016. — Т. 14, № 2. — С. 191-202. — Бібліогр.: 23 назв. — укр.
series Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
work_keys_str_mv AT oleničíb fotočutlivístrukturinaosnovímodifíkovanogopaladíêmporuvatogokremníû
AT perevíznikob fotočutlivístrukturinaosnovímodifíkovanogopaladíêmporuvatogokremníû
first_indexed 2025-07-09T12:29:59Z
last_indexed 2025-07-09T12:29:59Z
_version_ 1837172492261654528
fulltext 191 PACS numbers: 68.37.Hk, 72.40.+w, 73.50.Pz, 73.63.-b, 81.05.Rm, 84.60.Jt, 85.60.-q Фоточутливі структури на основі модифікованого паладієм поруватого кремнію І. Б. Оленич, О. Б. Перевізник Львівський національний університет імені Івана Франка, факультет електроніки та комп’ютерних технологій, кафедра радіоелектронних і комп’ютерних систем, вул. Драгоманова, 50, 79005 Львів, Україна Створено фоточутливі сандвіч-структури на основі поруватого кремнію. Вивчено вплив леґування поруватого шару йонами Паладію на елект- ричні та фотоелектричні властивості одержаних структур. Виявлено збільшення електропровідности та фото-ерс експериментальних струк- тур внаслідок інкорпорації Паладію в матрицю поруватого кремнію. Досліджено температурні, енергетичні та часові залежності фотовідгуку бар’єрних структур та їх спектральні характеристики в діяпазоні дов- жин хвиль 450–1100 нм. Одержані результати розширюють перспекти- ву застосування структур на основі поруватого кремнію у фотоелектро- ніці. In this work, we fabricate photosensitive sandwich-like structures based on porous silicon by means of both electrochemical etching of silicon wa- fer and adding palladium into porous layer. The effect of porous layer doping by palladium ions on electrical and photovoltaic properties of the obtained structures is studied. The increase of electrical conductivity and photoinduced voltage in investigated structures is found because of palla- dium incorporation into the porous silicon matrix. Temperature, time, and energy dependences of photoinduced voltage of the barrier structures are measured. The existence of trap levels of non-equilibrium carriers, which affect the electronic processes in porous silicon nanostructures, is con- firmed. Spectral characteristics of photoresponse within the 450–1100 nm wavelength range are investigated. The obtained results broaden the pro- spects of application of the structures based on porous silicon in photoe- lectronics. Созданы фоточувствительные сандвич-структуры на основе пористого кремния. Изучено влияние легирования пористого слоя ионами палла- дия на электрические и фотоэлектрические свойства полученных Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 2016, т. 14, № 2, сс. 191–202  2016 ІÌÔ (Інститут металофізики ім. Ã. В. Êурдюмова ÍÀÍ Óкраїни) Íадруковано в Óкраїні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 192 І. Б. ОЛЕÍИЧ, О. Б. ПЕРЕВІЗÍИÊ структур. Обнаружено увеличение электропроводности и фотоэдс экс- периментальных структур вследствие инкорпорации палладия в мат- рицу пористого кремния. Исследованы температурные, энергетические и временные зависимости фотоотклика барьерных структур, а также их спектральные характеристики в диапазоне длин волн 450–1100 нм. Полученные результаты расширяют перспективу применения структур на основе пористого кремния в фотоэлектронике. Ключові слова: поруватий кремній, паладій, електропровідність, фото- відгук, спектральна характеристика. Key words: porous silicon, palladium, electrical conductivity, photore- sponse, spectral characteristics. Ключевые слова: пористый кремний, палладий, электропроводность, фотоотклик, спектральная характеристика. (Отримано 14 червня 2016 р.) 1. ВСТУП Один з пріоритетних напрямів розвитку електроніки тісно пов’язаний з можливістю розширення функціональности кремні- йової технології завдяки створенню та дослідженню нових нано- матеріялів з унікальними фізико-хемічними властивостями. Дос- тупним способом одержання кремнійових наноструктур є елект- рохемічна метода формування поруватого кремнію (ПÊ) [1, 2]. Інтенсивна видима фотолюмінесценція та антивідбивні властиво- сті ПÊ, збільшена внаслідок квантового обмеження ширина забо- роненої зони кремнійових нанокристалів, велика площа їх пове- рхні розширюють перспективу використання ПÊ для створення нового покоління оптоелектронних пристроїв, сенсорних систем і фотоелектричних перетворювачів [3–6]. Êрім того, можна додат- ково керувати функціональними властивостями ПÊ шляхом мо- дифікації його поверхні [7, 8]. Завдяки розгалуженій системі пор ПÊ є ідеальною основою для осадження та інфільтрації нанооб’єктів різної природи, що дає змогу створювати композити з прогнозованими властивостя- ми. Зокрема, було встановлено, що впровадження у пори наноча- стинок металів (золота, кобальту, ніклю, міді та ін.) сприяє під- вищенню ефективности прояву оптичних, люмінесцентних, ката- літичних властивостей матеріялу [9–12]. Íауковий і практичний інтерес викликають наносистеми на основі ПÊ з інкорпоровани- ми частинками паладію, які широко використовують як газові сенсори. Íаявність на поверхні поруватого шару каталітичного матеріялу сприяє підвищенню чутливости сенсорів до молекул ÔОТОЧÓТЛИВІ СТРÓÊТÓРИ ÍÀ ОСÍОВІ ÌОДИÔІÊОВÀÍОÃО Pd ПОРÓВÀТОÃО Si 193 водню та водневмісних сполук [13–15]. Íанокомпозит на основі ПÊ і паладію також є перспективним матеріялом водневої енер- гетики для електродів мікропаливних елементів [16, 17]. Ìенше уваги було приділено вивченню фотоелектричних властивостей такого нанокомпозиту. Враховуючи велику площу поглинаючої поверхні поруватого шару і високі значення роботи виходу елек- тронів з паладію (5,22–5,6 еВ) можна очікувати підвищення ефе- ктивности фотовольтаїчних структур на основі модифікованого паладієм ПÊ. Тому мета роботи полягала у вивченні електричних та фотоелектричних властивостей наносистем на основі ПÊ і па- ладію. 2. ЕКСПЕРИМЕНТ Шари ПÊ були одержані методом фотоелектрохемічного щавлен- ня пластин монокристалічного кремнію кристалографічної орієн- тації (100) товщиною 400 мкм, електронного типу провідности (n-Si) з питомим опором 4,5 Омсм. Як електроліт використовува- вся етанольний розчин фтористоводневої кислоти з об’ємним співвідношенням компонентів HF:C2H5OH1:1. Ãустина анодного струму і час щавлення складали 25 мÀ/см2 та 5 хвилин, відпові- дно. З метою одержання однорідного поруватого шару на тильній поверхні кремнійового підложжя попередньо була термічно оса- джена і відпалена за температури 450С упродовж 20 хв плівка золота, яка також слугувала контактом для подальших вимірю- вань. Для забезпечення наявности в приповерхневому шарі n-Si носіїв заряду позитивного знаку, необхідних для перебігу анод- них реакцій і формування ПÊ [2], робоча поверхня пластини опромінювалася вольфрамовою лампою розжарення потужністю 500 Вт упродовж всього процесу електрохемічного щавлення. Одержані структури розділялися на зразки площею близько 0,7 см2. Втілення Паладію в матрицю ПÊ здійснювалось електрохеміч- ною методою з 0,005Ì розчину ацетату паладію (Pd(CH3COO)2) в ацетонітрилі (С2H3N) при проходженні постійного струму 2 мÀ упродовж 10 хв. Йони Паладію, які володіють більш позитивним у порівнянні з кремнієм електрохемічним потенціялом, осідаючи на поверхню поруватого шару, нейтралізуються шляхом відбору електронів від поверхневих атомів Силіцію і стають зародками зростання нанокристалів металу [18,19]. Êрім того, окиснюваль- но-відновні процеси можуть сприяти утворенню оксидної плівки на поверхні ПÊ. Вивчення морфології ПÊ і контроль за втілен- ням Паладію в поруватий шар здійснювалися методами сканува- льної електронної мікроскопії (СЕÌ) у режимах вторинних і пружньо відбитих електронів та рентґенівської мікроаналізи за 194 І. Б. ОЛЕÍИЧ, О. Б. ПЕРЕВІЗÍИÊ допомогою растрового мікроскопу Selmi РЕÌÌÀ-102. Електричний контакт до поруватого шару діяметром 3 мм фо- рмувався методом термічного осадження напівпрозорої плівки срібла. Êут між напрямом потоку випаруваних атомів Ag і нор- маллю до поверхні ПÊ становив 60, що забезпечувало утворення електричного контакту на поверхні поруватого шару, уникаючи проникнення Ag в глибину пор. Таким чином були одержані сан- двіч-структури Au/n-Si/ПÊ/Ag. Вимірювання вольт-амперних характеристик (ВÀХ) проводили за кімнатної температури згідно з стандартними методиками з кроком 50 мВ при проходженні струму через структури в напря- мку, перпендикулярному до поверхні. Ôотоелектричні явища до- сліджували за умов опромінення структур зі сторони поруватого шару світловипромінювальною діодою (СВД) FYLP–1W–UWB–A з потужністю у 1 Вт і світловим потоком у 76 люмен. Вимірю- вання спектральних залежностей фото-ерс проводили на стандар- тному оптичному обладнанні з використанням дифракційного монохроматора і лампи розжарення (2800 Ê). Спектри фотовідгу- ку нормувалися на криву випромінення чорного тіла з темпера- турою у 2800 Ê (Планкову криву) і кореґувалися з врахуванням спектральної чутливости установки. Для вивчення енергетичних характеристик структур Au/n- Si/ПÊ/Ag використовували СВД білого світла, інтенсивність ви- промінення якого прямо пропорційна струму. Ó випадку дослі- дження температурних залежностей фото-ерс експериментальні зразки були розміщені у кріостаті, в якому підтримувався ваку- ум на рівні залишкового тиску близько 10 3 мм рт. ст. Вимірю- вання проводили за умов лінійного нагріву зразків від темпера- тури у 80 Ê до 325 Ê з швидкістю 0,1 Ê/с. Êінетику фотовідгуку сандвіч-структур Au/n-Si/ПÊ/Ag на прямокутні імпульси інфра- червоного світла досліджували за допомогою ґенератора Ã3-36À, СВД L-53F3C (940 нм) і осцилографа Hantek 1008B. 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ Дослідження мікроструктури шарів ПÊ здійснювалося на основі аналізи СЕÌ-зображень поперечного перерізу експериментальних структур у режимах вторинних і пружньо відбитих електронів (рис. 1). Встановлено, що на кремнійових монокристалах з крис- талографічною орієнтацією (100) утворюються вузькі колоноподі- бні пори діяметром від декількох десятків до декількох сотень нанометрів, які напрямлені в глибину кристалу перпендикулярно до поверхні. Товщина поруватого шару складала близько 20 мкм. Визначення фазового складу шару ПÊ експериментальних структур здійснювалось за енергетичними спектрами в режимі ÔОТОЧÓТЛИВІ СТРÓÊТÓРИ ÍÀ ОСÍОВІ ÌОДИÔІÊОВÀÍОÃО Pd ПОРÓВÀТОÃО Si 195 рентґеноспектральної мікроаналізи. Поряд з інтенсивним макси- мумом з енергією 1,74 кеВ, який характерний для кремнію, спо- стерігалися піки при 0,45 кеВ, 2,83 кеВ та 3,04 кеВ, які відпові- дають атомам Паладію. Êрім того, було ідентифіковано смугу з енергією 0,52 кеВ, яка пов’язана з атомами кисню і може бути зумовлена окисненням поверхні поруватого шару. Слід зазначи- ти, що інтенсивність смуг, пов’язаних з інкорпорованими атома- ми Паладію, зменшувалась із збільшенням віддалі від поверхні ПÊ до аналізованої ділянки. Це може свідчити про те, що елект- роосадження металу відбувалося переважно на поверхні та у приповерхневому шарі ПÊ. Оскільки на СЕÌ-зображеннях попе- речного перерізу структур ПÊ не спостерігалося утворення суб- мікронних частинок паладію, то можна припустити, що оса- дження паладію в порах ПÊ відбувалось в атомарному вигляді або у формі дрібних нанокластерів. Íелінійні ВÀХ сандвіч-структур Au/n-Si/ПÊ/Ag, виміряні в темноті за кімнатної температури, ймовірно зумовлені електрич- ними бар’єрами на контактах металів з напівпровідником. При- чому, домінування одного з бар’єрів Шотткі визначає випрямля- ючий характер ВÀХ, що можна простежити на рис. 2. Під впли- вом освітлення поверхні ПÊ випроміненням СВД з світловим по- током у 76 люмен ВÀХ експериментальних зразків змінювалися подібно до фотодіодних структур. Слід зазначити, що коефіцієнт випрямлення та значення фото-ерс і фотоструму були більшими у випадку структур Au/n-Si/ПÊ/Ag з інкорпорованим в поруватий шар паладієм. Це може бути зумовлено як зміною пасивації по- верхні нанокристалів ПÊ, так і модифікацією їх електронних па- раметрів внаслідок адсорбційно-електричних ефектів [7, 20]. Êрім того, спостерігалося збільшення електропровідности струк- а б Рис. 1. СЕÌ-зображення поперечного перерізу ПÊ у режимі вторинних (а) і пружньо відбитих електронів (б). Íа вставці: діяграма рентґенівсь- кої мікроаналізи модифікованого паладієм ПÊ.1 196 І. Б. ОЛЕÍИЧ, О. Б. ПЕРЕВІЗÍИÊ тур на основі леґованого Паладієм ПÊ, що може бути пов’язано з більшою площею контакту метал–напівпровідник і утворенням додаткових каналів проходження струму через поруватий шар. Спектральні залежності фотовідгуку бар’єрних структур Au/n- Si/ПÊ/Ag наведено на рис. 3. Спектри фото-ерс в режимі холос- того ходу були подібними до спектру фотовідгуку кремнійової діоди та гетеропереходів ПÊ–кремній [7,11] і характеризувалися широким максимумом в діяпазоні 930–970 нм. Íезначне змі- щення максимуму спектральної фоточутливости структур на ос- нові модифікованого паладієм ПÊ у низькоенергетичну область може бути пов’язано з шунтуванням квантово-розмірних кремні- Рис. 2. ВÀХ вихідної (1, 2) і модифікованої паладієм (3, 4) структури Au/n-Si/ПÊ/Ag: 1, 3 — в темноті; 2, 4 — під впливом освітлення пове- рхні ПÊ випроміненням СВД (FYLP-1W-UWB-A).2 Рис. 3. Спектральні залежності фото-ерс вихідної (1) і модифікованої паладієм (2) структури Au/n-Si/ПÊ/Ag.3 ÔОТОЧÓТЛИВІ СТРÓÊТÓРИ ÍÀ ОСÍОВІ ÌОДИÔІÊОВÀÍОÃО Pd ПОРÓВÀТОÃО Si 197 йових нанокристалів осадженим металом. Температурні залежності фото-ерс дослідних структур в діяпа- зоні 80–300 Ê володіли немонотонним характером з максимумом при температурі близько 180 Ê у випадку вихідної структури Au/n-Si/ПÊ/Ag і 240 Ê для структури з інкорпорованим Паладі- єм (рис. 4). Êрім того, фоточутливі сандвіч-структури з модифі- кованим паладієм поруватим шаром характеризувалися інверсією знаку фото-ерс в температурній області 80–125 Ê. Інверсія знаку фото-ерс у структурах на основі ПÊ також спостерігалась у випа- дку леґування поруватого шару золотом, йони якого подібно до йонів Паладію володіють більш позитивним у порівнянні з крем- нієм електрохемічним потенціялом [10, 19]. Спостережуваний характер температурних залежностей фото- сиґналу може визначатися рядом причин, зокрема, зміною з те- мпературою положення рівня Ôермі, наявністю рівнів захоплен- ня нерівноважних носіїв заряду як на поверхні кремнійових на- нокристалів, так і на межі поруватого шару з підложжям, та ін. [10, 21]. Зокрема, різні за природою та енергією активації рівні захоплення були виявлені в ході досліджень термостимульованої провідности та деполяризації ПÊ [22, 23]. Величина фотосиґналу залежить від часу утримання носіїв на рівнях захоплення, який зростає із зниженням температури. Інверсія знаку фото-ерс мо- дифікованих паладієм структур Au/n-Si/ПÊ/Ag у різних темпе- ратурних діяпазонах може бути зумовлена різною глибиною пас- ток нерівноважних електронів і дірок. Для одержання додаткової інформації про фотоелектричні процеси в структурах Au/n-Si/ПÊ/Ag були дослідженні їх енер- Рис. 4. Температурні залежності фото-ерс вихідної (1) і модифікованої паладієм (2) структури Au/n-Si/ПÊ/Ag під впливом освітлення поверх- ні ПÊ випроміненням СВД FYLP–1W–UWB–A.4 198 І. Б. ОЛЕÍИЧ, О. Б. ПЕРЕВІЗÍИÊ гетичні характеристики. Характер залежностей фото-ерс від ін- тенсивности опромінення був схожим з сиґналом фотодіоди, од- нак спостерігався відхил від лінійности енергетичних залежнос- тей фотоструму (рис. 5). Сублінійна залежність фотоструму від інтенсивности освітлення також може бути пов’язана із захоп- ленням носіїв пастками. Рис. 5. Залежності фото-ерс (1, 2) та фотоструму (3, 4) вихідної (1, 3) і модифікованої паладієм (2, 4) структури Au/n-Si/ПÊ/Ag від інтенсив- ности освітлення.5 Рис. 6. Êінетика фотовідгуку вихідної (1) і модифікованої паладієм (2) структури Au/n-Si/ПÊ/Ag на П-подібний імпульс світла з довжиною хвилі 940 нм.6 ÔОТОЧÓТЛИВІ СТРÓÊТÓРИ ÍÀ ОСÍОВІ ÌОДИÔІÊОВÀÍОÃО Pd ПОРÓВÀТОÃО Si 199 Для вивчення часових параметрів фотовідгуку використовува- лось імпульсне ІЧ-випромінення з довжиною хвилі 940 нм, що відповідає максимуму фоточутливости структур Au/n- Si/ПÊ/Ag. Результати досліджень кінетики фотовідгуку на П- подібні світлові імпульси тривалістю у 0,5 мс і частотою у 1 кÃц показано на рис. 6. Íа основі аналізи одержаних залежностей встановлено, що структури з модифікованим паладієм ПÊ характеризуються дещо меншим часом наростання фотовольтаїчного сиґналу у порівнян- ні з вихідним зразком. Зменшення часу фотовідгуку леґованих металом структур Au/n-Si/ПÊ/Ag ймовірно зумовлене зміною пасивації нанокристалів ПÊ. Поряд з тим, поліпшення пасивації поверхні поруватого шару сприяє зменшенню коефіцієнта повер- хневої рекомбінації носіїв заряду і підвищенню ефективности фо- тодетекторів на основі ПÊ. 4. ВИСНОВКИ Таким чином, на основі комплексних досліджень ВÀХ, спектра- льних і часових залежностей фотовідгуку вивчено вплив леґу- вання поруватого шару йонами Паладію на електричні та фотое- лектричні властивості структур Au/n-Si/ПÊ/Ag. Встановлено, що інкорпорація Паладію в матрицю ПÊ зумовлює зростання елект- ропровідности сандвіч-структур і збільшення величини фотосиґ- налу, що може бути пов’язано з кращою пасивацією поверхні ПÊ, більшою площею контакту метал–напівпровідник і утворен- ням додаткових каналів проходження струму через поруватий шар. Íа основі температурних залежностей фото-ерс та енергетич- них характеристик фоточутливих структур Au/n-Si/ПÊ/Ag вияв- лено існування рівнів захоплення нерівноважних носіїв заряду, які значним чином впливають на електронні процеси в наностру- ктурах ПÊ. Висока внаслідок великої площі поглинальної повер- хні фоточутливість одержаних структур Au/n-Si/ПÊ/Ag розши- рює перспективу використання ПÊ у фотоприймачах. Êрім того, одержані результати можуть бути використаними у сенсориці та водневій енергетиці для ефективного формування нанокаталіза- торів у поруватих матеріялах. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. O. Bisi, S. Ossicini, and L. Pavesi, Surf. Sci. Rep., 38: 1 (2000). 2. A. G. Cullis, L. T. Canham, and P. D. J. Calcott, J. Appl. Phys., 82: 909 (1997). 200 І. Б. ОЛЕÍИЧ, О. Б. ПЕРЕВІЗÍИÊ 3. H. Föll, M. Christophersen, J. Carstensen, and G. Hasse, Mater. Sci. Eng. R, 39: 93 (2002). 4. B. Ünal, A. N. Parbukov, and S. C. Bayliss, Opt. Mater., 17: 79 (2001). 5. S. Ozdemir and J. Gole, Curr. Opin. Solid St. Mater. Sci., 11: 92 (2007). 6. A. V. Brodovoi, V. A. Brodovoi, V. A. Skryshevskyi, S. G. Bunchuk, and L. M. Khnorozok, Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics, 5: 395 (2002). 7. I. B. Olenych, L. S. Monastyrskii, O. I. Aksimentyeva, and B. S. Sokolovskii, Electron. Mater. Lett., 9: 257 (2013). 8. L. S. Monastyrskii, O. I. Aksimentyeva, I. B. Olenych, and B. S. Sokolovskii, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 589: 124 (2014). 9. T. S. Amran, M. R. Hashim, N. K. Al-Obaidi, H. Yazid, and R. Adnan, Nanoscale Res. Lett., 8: 35 (2013). 10. Е. Ô. Венгер, С. И. Êириллова, И. Ì. Êизяк, Э. Ã. Ìанойлов, В. Е. Примаченко, Физика и техника полупроводников, 38: 117 (2004). 11. I. Б. Оленич, Ж. нано- електрон. фіз., 6: 04022 (2014). 12. Í. В. Соцкая, О. В. Долгих, В. Ì. Êашкаров, À. С. Леньшин, Е. À. Êотлярова, С. В. Ìакаров, Сорбционные и хроматографические процессы, 9: 643 (2009). 13. V. Polishchuk, E. Souteyrand, J. R. Martin, V. I. Strikha, and V. A. Skryshevsky, Anal. Chim. Acta., 375: 205 (1998). 14. F. Rahimi and A. Iraji zad, J. Phys. D: Appl. Phys., 40: 7201 (2007). 15. I. Б. Оленич, Л. С. Ìонастирський, O. I. Àксіментьєва, Б. С. Соколовський, Укр. фіз. журн., 56: 1199 (2011). 16. Í. À. Яштулов, С. С. Ãаврин, À. À. Ревина, В. Р. Ôлид, Изв. РАН. Сер. хим., № 8: 1450 (2010). 17. H. Presting, J. Konle, V. Starkov, A. Vyatkin, and U. König, Mater. Sci. Eng. B, 108: 162 (2004). 18. I. Coulthard, R. Sammyniaken, S. J. Naftel, P. Zhang, and T. K. Sham, phys. status solidi A, 182: 157 (2000). 19. В. Е. Примаченко, Я. Ô. Êононец, Б. Ì. Булах, Е. Ô. Венгер, Э. Б. Êаганович, И. Ì. Êизяк, С. И. Êириллова, Э. Ã. Ìанойлов, Ю. À. Цыркунов, Физика и техника полупроводников, 39: 595 (2005). 20. M. Chiesa, G. Amato, L. Boarino, E. Garrone, F. Geobaldo, and E. Giamello, Angew. Chemie Int. Ed., 42: 5032 (2003). 21. Е. Ô. Венгер, Т. Я. Ãорбач, С. И. Êириллова, В. Е. Примаченко, В. À. Чернобай, Физика и техника полупроводников, 36: 349 (2002). 22. Л. В. Ãригорьев, И. Ì. Ãригорьев, Ì. В. Заморянская, В. И. Соколов, Л. Ì. Сорокин, Письма в ЖТФ, 32, вып. 17: 33 (2006). 23. I. Olenych, B. Tsizh, L. Monastyrskii, O. Aksimentyeva, and B. Sokolovskii, Solid State Phenom., 230: 127 (2015). REFERENCES 1. O. Bisi, S. Ossicini, and L. Pavesi, Surf. Sci. Rep., 38: 1 (2000). 2. A. G. Cullis, L. T. Canham, and P. D. J. Calcott, J. Appl. Phys., 82: 909 (1997). 3. H. Föll, M. Christophersen, J. Carstensen, and G. Hasse, Mater. Sci. Eng. R, ÔОТОЧÓТЛИВІ СТРÓÊТÓРИ ÍÀ ОСÍОВІ ÌОДИÔІÊОВÀÍОÃО Pd ПОРÓВÀТОÃО Si 201 39: 93 (2002). 4. B. Ünal, A. N. Parbukov, and S. C. Bayliss, Opt. Mater., 17: 79 (2001). 5. S. Ozdemir and J. Gole, Curr. Opin. Solid St. Mater. Sci., 11: 92 (2007). 6. A. V. Brodovoi, V. A. Brodovoi, V. A. Skryshevskyi, S. G. Bunchuk, and L. M. Khnorozok, Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics, 5: 395 (2002). 7. I. B. Olenych, L. S. Monastyrskii, O. I. Aksimentyeva, and B. S. Sokolovskii, Electron. Mater. Lett., 9: 257 (2013). 8. L. S. Monastyrskii, O. I. Aksimentyeva, I. B. Olenych, and B. S. Sokolovskii, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 589: 124 (2014). 9. T. S. Amran, M. R. Hashim, N. K. Al-Obaidi, H. Yazid, and R. Adnan, Nanoscale Res. Lett., 8: 35 (2013). 10. E. F. Venger, S. I. Kirillova, I. M. Kizyak, J. G. Manoilov, and V. E. Primachenko, Semiconductors, 38: 113 (2004). 11. I. B. Olenych, J. Nano- Electron. Phys., 6: 04022 (2014). 12. N. V. Sotskaya, O. V. Dolgikh, V. M. Kashkarov, A. S. Len’shin, E. A. Kotlyarova, and S. V. Makarov, Sorbtsionnyye i Khromatograficheskie Protsessy, 9: 643 (2009) (in Russian). 13. V. Polishchuk, E. Souteyrand, J. R. Martin, V. I. Strikha, and V. A. Skryshevsky, Anal. Chim. Acta., 375: 205 (1998). 14. F. Rahimi and A. Iraji zad, J. Phys. D: Appl. Phys., 40: 7201 (2007). 15. I. B. Olenych, L. S. Monastyrskii, O. I. Aksimentyeva, and B. S. Sokolovskii, Ukr. J. Phys., 56: 1198 (2011). 16. N. A. Yashtulov, S. S. Gavrin, A. A. Revina, and V. R. Flid, Izv. RAN. Ser. Khim., No. 8: 1450 (2010) (in Russian). 17. H. Presting, J. Konle, V. Starkov, A. Vyatkin, and U. König, Mater. Sci. Eng. B, 108: 162 (2004). 18. I. Coulthard, R. Sammyniaken, S. J. Naftel, P. Zhang, and T. K. Sham, phys. status solidi A, 182: 157 (2000). 19. V. E. Primachenko, Ja. F. Kononets, B. M. Bulakh, E. F. Venger, E. B. Kaganovich, I. M. Kizyak, S. I. Kirillova, E. G. Manoilov, and Yu. A. Tsyrkunov, Semiconductors, 39: 565 (2005). 20. M. Chiesa, G. Amato, L. Boarino, E. Garrone, F. Geobaldo, and E. Giamello, Angew. Chemie Int. Ed., 42: 5032 (2003). 21. E. F. Venger, T. Ya. Gorbach, S. I. Kirillova, V. E. Primachenko, and V. A. Chernobai, Semiconductors, 36: 330 (2002). 22. L. V. Grigor’ev, I. M. Grigor’ev, M. V. Zamoryanskaya, V. I. Sokolov, and L. M. Sorokin, Tech. Phys. Lett., 32: 750 (2006). 23. I. Olenych, B. Tsizh, L. Monastyrskii, O. Aksimentyeva, and B. Sokolovskii, Solid State Phenom., 230: 127 (2015). Ivan Franko National University of Lviv, Faculty of Electronics, 50, Drahomanov Str., 79005 Lviv, Ukraine 1 Fig. 1. SEM images of the porous silicon (PS) cross section: (a) secondary electrons mode, (b) elastically reflected electrons mode. Insets: X-ray microanalysis (EDS) of the palladium modified porous silicon. 2 Fig. 2. The VA curve of both the initial Au/n-Si/PS/Ag structure (1, 2) and the structure modified with palladium (3, 4): (1, 3)—in the dark; (2, 4)—with LED illumination (FYLP- 202 І. Б. ОЛЕÍИЧ, О. Б. ПЕРЕВІЗÍИÊ 1W-UWB-A) of the PS surface. 3 Fig. 3. Spectral dependence of the photoinduced voltage of both the initial Au/n-Si/PS/Ag structure (1) and the structure modified with palladium (2). 4 Fig. 4. Temperature dependences of the photoinduced voltage of both the initial Au/n- Si/PS/Ag structure (1) and the structure modified with palladium (2) with LED (FYLP-1W- UWB-A) illumination of the PS surface. 5 Fig. 5. Dependences of photoinduced voltage (1, 2) and photocurrent (3, 4) of both the ini- tial Au/n-Si/PS/Ag structure (1, 3) and the structure modified with palladium (2, 4) on the illumination intensity. 6 Fig. 6. Kinetics of the photoresponse to the rectangular pulse of light (940 nm) of both the initial Au/n-Si/PS/Ag structure (1) and the structure modified with palladium (2).

Ähnliche Einträge