RU2323872C1 - STRUCTURE OF HETEROGENEOUS p-n JUNCTION BASED ON ZINC OXIDE NANOBARS AND SEMICONDUCTOR FILM - Google Patents
STRUCTURE OF HETEROGENEOUS p-n JUNCTION BASED ON ZINC OXIDE NANOBARS AND SEMICONDUCTOR FILM Download PDFInfo
- Publication number
- RU2323872C1 RU2323872C1 RU2006135125/28A RU2006135125A RU2323872C1 RU 2323872 C1 RU2323872 C1 RU 2323872C1 RU 2006135125/28 A RU2006135125/28 A RU 2006135125/28A RU 2006135125 A RU2006135125 A RU 2006135125A RU 2323872 C1 RU2323872 C1 RU 2323872C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zinc oxide
- junction
- heterogeneous
- nanorods
- semiconductor film
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области микро- и наноэлектроники и может быть использовано для разработки новых наноприборов на основе p-n перехода, таких как фотодетекторы, сенсоры, полевые транзисторы, светодиоды и т.д.The invention relates to the field of micro- and nanoelectronics and can be used to develop new nanodevices based on the pn junction, such as photodetectors, sensors, field effect transistors, LEDs, etc.
Известна структура гетерогенного p-n перехода, состоящая из эпитаксиальных пленок оксида никеля и оксида цинка (Hiromichi Ohta, Masao Kamiya, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano, HideoHosono, UV-detector based on p-n heterojunction diode composed of transparent oxide semiconductors, p-NiO/n-ZnO, Thin Solid Films, 445 (2003) 317-321).A known heterogeneous pn junction structure consisting of epitaxial films of nickel oxide and zinc oxide (Hiromichi Ohta, Masao Kamiya, Toshio Kamiya, Masahiro Hirano, HideoHosono, UV-detector based on pn heterojunction diode composed of transparent oxide semiconductors, p-NiO / n- ZnO, Thin Solid Films, 445 (2003) 317-321).
Однако p-n переход, получаемый на основе такой структуры, не удовлетворяет требованиям современной техники.However, the pn junction obtained on the basis of such a structure does not satisfy the requirements of modern technology.
Известна принятая за прототип структура гетерогенного p-n перехода, состоящая из полупроводниковой пленки p-типа проводимости и наностержней оксида цинка n-типа проводимости. Наностержни оксида цинка выращены на полупроводниковой пленке, расположенной на изолирующей подложке из оксида алюминия таким образом, что между наностержнями имеются зазоры, которые заполнены диэлектриком для исключения закорачивания p-n перехода при осаждении электрического контакта. В качестве материалов полупроводниковой пленки p-типа проводимости были взяты полупроводник III-V групп, II-VI и IV группы (Yi Gyu-Chul, Park Won-Il, p-n heterojunction structure of zinc oxide - based nanorod and semiconductor thin film, preparation thereof, and nanodevices comprising same, WO 2004114422).A known prototype heterogeneous pn junction structure consisting of a p-type semiconductor film of p-type conductivity and n-type zinc oxide nanorods of conductivity is known. Zinc oxide nanorods are grown on a semiconductor film located on an aluminum oxide insulating substrate so that there are gaps between the nanorods that are filled with a dielectric to prevent shorting of the pn junction during the deposition of an electrical contact. The materials of the p-type semiconductor film were semiconductor III-V groups, II-VI and IV groups (Yi Gyu-Chul, Park Won-Il, pn heterojunction structure of zinc oxide - based nanorod and semiconductor thin film, preparation , and nanodevices filling same, WO 2004114422).
Однако изготовление вышеописанной структуры зачастую приводит к окислению поверхности полупроводниковой пленки p-типа проводимости, что ухудшает свойства p-n перехода.However, the manufacture of the above structure often leads to oxidation of the surface of a p-type semiconductor film of conductivity, which affects the properties of the pn junction.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание более совершенного перехода.The problem to which this invention is directed is to create a more perfect transition.
Техническим результатом которой является создание p-n перехода на более совместимых друг с другом компонентах, оба из которых выполнены только из оксидов.The technical result of which is to create a pn junction on more compatible with each other components, both of which are made only of oxides.
Поставленная задача решается предлагаемой структурой гетерогенного p-n перехода на основе, по крайней мере, одного наностержня оксида цинка n-типа проводимости и полупроводниковой пленки p-типа проводимости расположенных на подложке, новизна которой заключается в том, что полупроводниковая пленка выполнена из оксида никеля и расположена либо непосредственно на подложке, либо на на верхних концах наностержней.The problem is solved by the proposed structure of a heterogeneous pn junction based on at least one n-type zinc oxide nanorod and a p-type semiconductor film located on a substrate, the novelty of which is that the semiconductor film is made of nickel oxide and is either directly on the substrate, or on the upper ends of the nanorods.
Наностержни оксида цинка могут быть сомкнуты у своего основания для исключения закорачивания между контактом и полупроводниковой пленкой.Zinc oxide nanorods can be closed at their base to prevent shorting between the contact and the semiconductor film.
Структура гетерогенного p-n перехода по п.1, отличающаяся тем, что диаметр наностержня оксида цинка составляет 5-500 нм и отношение длины наностержня к его диаметру равно 2 и более.The structure of the heterogeneous p-n junction according to
Структура гетерогенного p-n перехода по п.1, отличающаяся тем, что толщина пленки оксида никеля составляет 10-2000 нм.The structure of the heterogeneous p-n junction according to
Структура гетерогенного р-n перехода по п.1, отличающаяся тем, что подложка выполнена из проводящего, полупроводникового или изолирующего материала.The structure of the heterogeneous pn junction according to
На Фиг.1-6 изображены несколько вариантов общего вида предлагаемой структуры гетерогенного p-n перехода, не ограничивающих данное изобретение.Figure 1-6 shows several variants of the General view of the proposed structure of a heterogeneous p-n junction, not limiting the invention.
На Фиг.1-2 структура гетерогенного p-n перехода состоит из последовательно расположенных подложки 1, осажденной на нее полупроводниковой пленки оксида никеля p-типа проводимости 2, выращенных на ней наностержней оксида цинка n-типа проводимости 3 и контактов к пленке оксида никеля и наностержням оксида цинка 4. Причем на фиг.1 наностержни оксида цинка 3 расположены на пленке оксида никеля 2 с зазором, а на Фиг.2 сомкнуты у своего основания.1 to 2, the structure of the heterogeneous pn junction consists of a sequentially arranged
На Фиг.4-6 структура гетерогенного p-n перехода состоит из подложки 1, выращенных на ней наностержней оксида цинка n-типа проводимости 3, осажденной на них полупроводниковой пленки оксида никеля p-типа проводимости 2, и контактов к пленке оксида никеля и наностержням оксида цинка 4. Причем на фиг.3-4 наностержни оксида цинка 3 расположены на подложке 1 с зазором, а на Фиг.5-6 сомкнуты у своего основания. На Фиг.3 и 5 (в случае полупроводниковой или изолирующей подложки) контакты 4 к наностержням оксида цинка 3 соединены непосредственно с наностержнями, а на Фиг.4 и 6 (в случае проводящей или полупроводниковой подложки) контакты 4 соединены с подложкой 1.4-6, the structure of the heterogeneous pn junction consists of a
Приведенный ниже пример иллюстрирует, но не ограничивает применение данного изобретения.The following example illustrates but does not limit the application of the present invention.
Пример 1Example 1
Пленка оксида никеля толщиной 50 нм осаждалась на полупроводниковую подложку монокристаллического кремния ориентации (100) методом электроннолучевого осаждения. Затем на пленке оксида никеля методом газофазного осаждения выращивались наностержни оксида цинка диаметром 400-500 нм и отношением длины к диаметру 10-12 (Фиг.1). Качество (ухудшение свойств) p-n перехода как при росте наностержней оксида цинка, так и при эксплуатации самого перехода не изменялось. После этого к пленке оксида никеля и к наностержням оксида цинка с помощью проводящего клея изготавливали контакты с медными проволочками.A 50 nm thick nickel oxide film was deposited on a semiconductor substrate of single crystal silicon of orientation (100) by electron beam deposition. Then, zinc oxide nanorods with a diameter of 400-500 nm and a length to diameter ratio of 10-12 were grown on a nickel oxide film by gas phase deposition (FIG. 1). The quality (deterioration) of the pn junction both during the growth of zinc oxide nanorods and during the operation of the junction itself did not change. After that, contacts with copper wires were made to the nickel oxide film and to the zinc oxide nanorods using conductive glue.
Пример 2Example 2
То же, что в примере 1, только наностержни оксида цинка смыкались у основания (Фиг.2), где их диаметр составлял 250-300 нм, а отношение их длины к диаметру - 12-16. При этом толщина пленки оксида никеля составляет 130 нм. После этого к пленке оксида никеля и к наностержням оксида цинка с помощью проводящего клея изготавливали контакты с медными проволочками. Используя эти контакты, была измерена вольт-амперная характеристика структуры (Фиг.7) в темноте и при облучении светом с длиной волны 420 нм. Форма кривой вольт-амперной характеристики указывает на наличие между пленкой оксида никеля и наностержнями оксида цинка p-n перехода. Увеличение значений тока, протекающего через структуру, при облучении светом с длиной волны 420 нм указывает на чувствительность структуры к свету фиолетового и ультрафиолетового диапазона. Качество (ухудшение свойств) p-n перехода как при росте наностержней оксида цинка, так и при эксплуатации самого перехода не изменялось.The same as in example 1, only the zinc oxide nanorods closed at the base (Figure 2), where their diameter was 250-300 nm, and the ratio of their length to diameter was 12-16. Furthermore, the film thickness of nickel oxide is 130 nm. After that, contacts with copper wires were made to the nickel oxide film and to the zinc oxide nanorods using conductive glue. Using these contacts, the current-voltage characteristic of the structure (Fig. 7) was measured in the dark and when irradiated with light with a wavelength of 420 nm. The shape of the curve of the current – voltage characteristic indicates the presence of a p – n junction between the nickel oxide film and the zinc oxide nanorods. An increase in the values of the current flowing through the structure upon irradiation with light with a wavelength of 420 nm indicates the sensitivity of the structure to light in the violet and ultraviolet range. The quality (deterioration) of the pn junction both during the growth of zinc oxide nanorods and during the operation of the junction itself did not change.
Пример 3Example 3
На изолирующей подложке из оксида алюминия методом лазерного осаждения выращивалась проводящая пленка нитрида титана. Затем на ней методом газофазного осаждения выращивались наностержни оксида цинка диаметром 60-70 нм и отношением длины к диаметру, равном 90-100. Затем методом электроннолучевого осаждения на наностержни наносилась пленка оксида никеля толщиной 500 нм (Фиг.3). После этого к пленке оксида никеля и к наностержням оксида цинка с помощью проводящего клея изготавливали контакты с медными проволочками. Используя эти контакты, была измерена вольт-амперная характеристика структуры в темноте и при облучении светом с длиной волны 420 нм. Форма кривой вольт-амперной характеристики указывает на наличие между пленкой оксида никеля и наностержнями оксида цинка p-n перехода. Увеличение значений тока, протекающего через структуру, при облучении светом с длиной волны 420 нм указывает на чувствительность структуры к свету фиолетового и ультрафиолетового диапазона. Качество (ухудшение свойств) p-n перехода как при росте наностержней оксида цинка, так и при эксплуатации самого перехода не изменялось.A conductive film of titanium nitride was grown on an insulating alumina substrate by laser deposition. Then, zinc oxide nanorods with a diameter of 60-70 nm and a ratio of length to diameter of 90-100 were grown on it by gas-phase deposition. Then, by means of electron beam deposition, a nickel oxide film 500 nm thick was deposited on nanorods (Figure 3). After that, contacts with copper wires were made to the nickel oxide film and to the zinc oxide nanorods using conductive glue. Using these contacts, the current – voltage characteristic of the structure was measured in the dark and upon irradiation with light with a wavelength of 420 nm. The shape of the curve of the current – voltage characteristic indicates the presence of a p – n junction between the nickel oxide film and the zinc oxide nanorods. An increase in the values of the current flowing through the structure upon irradiation with light with a wavelength of 420 nm indicates the sensitivity of the structure to light in the violet and ultraviolet range. The quality (deterioration) of the pn junction both during the growth of zinc oxide nanorods and during the operation of the junction itself did not change.
Пример 4Example 4
То же, что в примере 3, только наностержни оксида цинка смыкались у основания (Фиг.5), где их диаметр составлял 400-500 нм, а отношение их длины к диаметру - 50-60. При этом толщина пленки оксида никеля составляет 1000 нм. Качество (ухудшение свойств) p-n перехода как при росте наностержней оксида цинка, так и при эксплуатации самого перехода не изменялись.Same as in example 3, only zinc oxide nanorods closed at the base (Figure 5), where their diameter was 400-500 nm, and the ratio of their length to diameter was 50-60. Furthermore, the film thickness of nickel oxide is 1000 nm. The quality (deterioration) of the pn junction both during the growth of zinc oxide nanorods and during the operation of the junction itself did not change.
Пример 5Example 5
На проводящей подложке из сильно легированного кремния с удельным сопротивлением 0,001 Ом·см методом газофазного осаждения выращивались наностержни оксида цинка диаметром 70-80 нм (Фиг.4) с отношением их длины к диаметру - 20-30. При этом контакт к наностержням осуществлялся через подложку. Толщина пленки оксида никеля составляла 1000 нм. Качество (ухудшение свойств) p-n перехода как при росте наностержней оксида цинка, так и при эксплуатации самого перехода не изменялось.Zinc oxide nanorods with a diameter of 70-80 nm (Figure 4) with a ratio of their length to diameter of 20-30 were grown on a conductive substrate of highly doped silicon with a specific resistance of 0.001 Ohm · cm by gas phase deposition. In this case, contact to the nanorods was carried out through the substrate. The nickel oxide film thickness was 1000 nm. The quality (deterioration) of the pn junction both during the growth of zinc oxide nanorods and during the operation of the junction itself did not change.
Пример 6Example 6
То же, что в примере 5, только наностержни оксида цинка смыкались у основания (Фиг.6), где их диаметр составлял 350-450 нм, а отношение их длины к диаметру - 25-35. Качество (ухудшение свойств) p-n перехода как при росте наностержней оксида цинка, так и при эксплуатации самого перехода не изменялись.The same as in example 5, only the zinc oxide nanorods closed at the base (Fig.6), where their diameter was 350-450 nm, and the ratio of their length to diameter was 25-35. The quality (deterioration) of the pn junction both during the growth of zinc oxide nanorods and during the operation of the junction itself did not change.
Как видно из приведенных примеров, структура предлагаемого p-n перехода позволяет использовать ее для разработки новых более совершенных наноприборов.As can be seen from the above examples, the structure of the proposed pn junction allows using it to develop new, more advanced nanodevices.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135125/28A RU2323872C1 (en) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | STRUCTURE OF HETEROGENEOUS p-n JUNCTION BASED ON ZINC OXIDE NANOBARS AND SEMICONDUCTOR FILM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135125/28A RU2323872C1 (en) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | STRUCTURE OF HETEROGENEOUS p-n JUNCTION BASED ON ZINC OXIDE NANOBARS AND SEMICONDUCTOR FILM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2323872C1 true RU2323872C1 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=39799913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006135125/28A RU2323872C1 (en) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | STRUCTURE OF HETEROGENEOUS p-n JUNCTION BASED ON ZINC OXIDE NANOBARS AND SEMICONDUCTOR FILM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2323872C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641504C1 (en) * | 2016-10-24 | 2018-01-17 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") | Method for manufacturing photodetector with limited range of spectral sensitivity based on array of zinc oxide nanorods |
RU2723912C1 (en) * | 2017-04-26 | 2020-06-18 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") | Method of making a heterostructure based on an array of nanorods of zinc oxide with a thin solid shell of tin sulphide |
-
2006
- 2006-10-05 RU RU2006135125/28A patent/RU2323872C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641504C1 (en) * | 2016-10-24 | 2018-01-17 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") | Method for manufacturing photodetector with limited range of spectral sensitivity based on array of zinc oxide nanorods |
RU2723912C1 (en) * | 2017-04-26 | 2020-06-18 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") | Method of making a heterostructure based on an array of nanorods of zinc oxide with a thin solid shell of tin sulphide |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6550437B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor microwire or nanowire, semiconductor structure comprising the microwire or nanowire, and method of manufacturing semiconductor structure | |
US8440906B2 (en) | Nanocrystal solar cells processed from solution | |
Tyagi et al. | PN junction of NiO thin film for photonic devices | |
KR101439530B1 (en) | light receiving device having transparent electrode and manufacturing method of the same | |
KR20120079310A (en) | Nanorod type semiconductior light emitting device and manufacturing method for the same | |
CN107706265A (en) | Your a kind of outer semimetal heterojuction infrared detector and preparation method thereof | |
JP2016518703A (en) | Two-step method of depositing transparent conductive film and method of manufacturing GaN nanowire device | |
KR101268572B1 (en) | Transparent rectifying metal/metal oxide/semiconductor contact structure and method for the production thereof and use | |
TW202021157A (en) | Oxide multilayer body and method for producing same | |
TW200849335A (en) | Doped nanoparticle semiconductor charge transport layer | |
US9853106B2 (en) | Nano-structure assembly and nano-device comprising same | |
CN102365765B (en) | Schottky type junction device, the electrooptical device using it and solaode | |
CN104011875A (en) | Solar cell and method of fabricating same | |
US20060226417A1 (en) | Photodetector | |
CN105810788B (en) | Light emitting diode | |
JP2006202872A (en) | Semiconductor electronic device manufactured on substrate | |
RU2323872C1 (en) | STRUCTURE OF HETEROGENEOUS p-n JUNCTION BASED ON ZINC OXIDE NANOBARS AND SEMICONDUCTOR FILM | |
RU2396634C2 (en) | METHOD OF MAKING HETEROGENEOUS p-n JUNCTION BASED ON ZINC OXIDE NANORODS | |
Labar et al. | Fabrication and Characterization of Back-to-Back Schottky Diode in Ni/ZnO/Ag Nanojunction | |
JP4603370B2 (en) | Semiconductor optical device fabricated on substrate and fabrication method thereof | |
KR100658993B1 (en) | Semiconductor nanorod surface-treated with organic material | |
CN1574105A (en) | Electronic devices formed of high-purity molybdenum oxide | |
KR20110010026A (en) | Pn heterojunction diode constructed with nanowire and nanoparticle thin film and method for fabricating the same | |
KR20110107934A (en) | Carbon nanotube/zno transparent solar cell and preparation method thereof | |
JP2010205891A (en) | Semiconductor device |