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Jan 01, 2024

Enquête sur divers contacts métalliques pour p

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 8259 (2023) Citer cet article 754 Accès aux détails des métriques Les semi-conducteurs Delafossite ont attiré une attention considérable dans le domaine de l'électro-optique.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8259 (2023) Citer cet article

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Les semi-conducteurs delafossite ont attiré une attention considérable dans le domaine de l'électro-optique en raison de leurs propriétés uniques et de la disponibilité de matériaux de type p applicables aux cellules solaires, aux photocatalyseurs, aux photodétecteurs (PD) et aux oxydes conducteurs transparents (TCO) de type p. Le CuGaO2 (CGO), l’un des matériaux delafossite de type p les plus prometteurs, possède des propriétés électriques et optiques attrayantes. Dans ce travail, nous sommes capables de synthétiser du CGO avec différentes phases en adoptant une voie de réaction à l'état solide utilisant la pulvérisation cathodique suivie d'un traitement thermique à différentes températures. En examinant les propriétés structurelles des films minces CGO, nous avons constaté que la phase pure delafossite apparaît à la température de recuit de 900 °C. À des températures plus basses, la phase delafossite peut être observée, mais avec la phase spinelle. De plus, leurs caractérisations structurelles et physiques indiquent une amélioration de la qualité des matériaux à des températures supérieures à 600 °C. Par la suite, nous avons fabriqué un UV-PD (UV-PD) basé sur CGO avec une configuration métal-semi-conducteur-métal (MSM) qui présente des performances remarquables par rapport aux autres UV-PD basés sur CGO et avons également étudié l'effet du métal. contacts sur les performances de l'appareil. Nous démontrons que l'UV-PD avec l'emploi de Cu comme contact électrique présente un comportement Schottky avec une réactivité de 29 mA/W avec un temps de réponse court de 1,8 et 5,9 s pour les temps de montée et de décroissance, respectivement. En revanche, l’électrode UV-PD avec Ag a montré une réactivité améliorée d’environ 85 mA/W avec un temps de montée/décroissance plus lent de 12,2/12,8 s. Nos travaux mettent en lumière le développement d’un semi-conducteur delafossite de type p pour une éventuelle application optoélectronique du futur.

De nos jours, CuGaO2 (CGO) est largement utilisé dans les dispositifs électro-optiques en raison de ses propriétés optiques et électroniques substantielles1,2. La Delafossite CGO avec une bande interdite de 3,6 eV et sa conductivité significative peut promettre des applications remarquables dans la gamme du spectre ultraviolet (UV). De plus, le CGO est un semi-conducteur intrinsèque de type p, qui revêt une grande importance par rapport à d’autres oxydes conducteurs transparents (TCO), tels que ZnO, CdO, SnO2, In2O3:Sn ou In2O3:Mo, qui sont généralement des semi-conducteurs de type n3. Jusqu’à présent, les TCO de type p, notamment Cu2O, NiO et VO2, sont les matériaux d’étude les plus populaires. La delafossite CGO émergente, avec une transmission élevée de 80 % dans la région visible ainsi que sa concentration de trous réglable jusqu'à environ 1 021 cm-3, a montré sa promesse en tant que TCO de type p4,5. De plus, diverses études montrent que le matériau CGO émergent peut être largement utilisé dans les cellules solaires sensibilisées aux colorants (DSSC)6, les photocatalyseurs7,8, les jonctions pn9, les transistors à couches minces transparentes (TTFT)10, la couche de transport de trous (HTL) pour les systèmes solaires à pérovskite. cellules11,12 et photodétecteurs13. De plus, grâce à son excellente adaptation de réseau avec Ga2O3 et ZnO, ce matériau peut également être prometteur pour la fabrication de jonctions pn tout oxyde pour diverses applications optoélectroniques et électroniques8,14.

En général, β et α sont deux phases remarquables du matériau CGO. La phase β, qui a une structure wurtzite, est composée de tétraèdres GaO4 et CuO4 partageant des sommets et présente une bande interdite de 1,47 eV1. Suzuki et al. soulignent que le β-CGO est une option appropriée pour la fabrication de cellules solaires en raison de son coefficient d'absorption élevé et de sa bande interdite directe15. CGO en phase α a une structure delafossite avec une symétrie \(R\overline{3}m\), dans laquelle les atomes de Cu forment un arrangement linéaire avec O comme O – Cu – O, tandis que les atomes de Ga créent des octaèdres de partage de bords avec Ô atomes. Cet arrangement atomique donne une structure périodique de plans Cu et GaO6 qui réapparaissent sous forme de construction d'empilement ABCBAC. La figure 1 compare schématiquement les structures de la delafossite (α-) et de la wurtzite (β-) CGO. L'α-CGO a une bande interdite de 3,6 eV, ce qui distingue de manière unique ses propriétés du β-CGO. Bien que, selon la classification, l'α-CGO soit un semi-conducteur indirect, il présente une transition directe avec une différence d'énergie d'environ 3,6 à 3,7 eV aux points L et F (dans l'espace k), ce qui peut particulariser les propriétés optiques et électroniques de ce matériau. . Suzuki et al. mentionnent également qu'en raison de la large bande interdite et de la conductivité efficace de l'α-CGO, il peut être utilisé comme TCO16 approprié. En raison de l'énergie de formation plus faible de la phase delafossite par rapport à celle de wurtzite, l'α-CGO est plus stable tandis que le β-CGO est une phase instable qui peut être décomposée pour former l'α-CGO à des températures supérieures à 460 °C16.