Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2025 Том 23, Випуск 4
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Open Access

Sabah Salman HAMDI1, Huda Saadi ALI2, and Iftikhar Mahmood ALI3

1College of Computer Science and Mathematics, University of Tikrit, Salahddin Str., 3400 Tikrit, Iraq
2College of Energy and Environmental Sciences, Department of Renewable Energy, Al-Karkh University of Science, Haifa Str., Al-Karkh, Iraq
3College of Science, Physics Department, University of Baghdad, Al-Jadriya Str., Baghdad, Iraq

Response of Self-Powered CuS/Si-Nanostructured-Heterojunction Photodetectors to Green Light at 530 nm

1095–1105 (2025)

PACS numbers: 07.60.Rd, 61.05.cp, 68.37.Hk, 78.20.Ci, 78.40.Fy, 78.67.Sc, 85.60.Gz

Надійшла 26 липня 2024 р.; після доопрацювання 11 вересня 2024 р.

У цьому дослідженні використовується серія фотодетекторів видимого світла з власним живленням на основі гетеропереходу CuS/Si, одержаних методом хемічної розпорошувальної піролізи (CSP) за температури підкладинки у 300°C. Товщина одержаних тонких плівок становила близько 228,4 нм, виміряна за товщиною поперечного перерізу. Для дослідження структурних та оптичних властивостей одержаних тонких плівок було використано різні методи характеризації. Результати рентґенівської дифракції (XRD) показали, що плівка CuS має полікристалічну природу, ковеллінового типу гексагональну структуру та переважну орієнтацію вздовж площин типу (100). Результати сканівної електронної мікроскопії (FESEM) показали утворення наноструктур, що складаються з каменеподібних форм. Спектри вбирання в УФ-видимому діяпазоні було записано в діяпазоні 300-1100 нм для дослідження оптичних характеристик. Результати показали, що значення коефіцієнта вбирання становить α > 104 для плівки, що, у свою чергу, довело, що одержані тонкі плівки, ймовірно, мають прямі електронні переходи. Значення оптичної забороненої щілини становило 2,58 еВ. Одночасно поведінка діоди ілюструється залежністю напруги від струму. Також виготовлені шари продемонстрували чудову залежність якости від довжини хвилі. Оптична чутливість становила R = 16,881 мкА/Вт, питома виявлювальна здатність D* = 9,25·1016 Джонс, а найвище значення квантової ефективности становило 39,495 на довжині хвилі у 530 нм. Добре спрямована чутливість на довжині хвилі у 530 нм вказує на те, що гетерогенні фотодетектори p-CuS/n-Si мають великий потенціял для застосування. Ця чутливість до зеленого світла вказує на те, що ці фотодетектори особливо ефективні для виявлення зелених довжин хвиль.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: сульфід Купруму, вольтамперна характеристика, спектральна чутливість, час наростання, оптичні характеристики

Цитування:
Sabah Salman Hamdi, Huda Saadi Ali, and Iftikhar Mahmood Ali, Response of Self-Powered CuS/Si-Nanostructured-Heterojunction Photodetectors to Green Light at 530 nm, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 23, No. 4: 1095–1105 (2025); https://doi.org/10.15407/nnn.23.04.1095
ЛІТЕРАТУРА
  1. M. S. Hamed and G. T. Mola, Journal of Alloys and Compounds, 802: 252 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.06.108
  2. M. Z. Ansari, S. A. Ansari, N. Parveen, M. H. Cho, and T. Song, New Journal of Chemistry, 42, No. 8: 5859 (2018); https://doi.org/10.1039/C8NJ00018B
  3. C. Tablero, The Journal of Physical Chemistry C, 118, No. 28: 15122 (2014); https://doi.org/10.1021/jp502045
  4. J. Santamaria, E. Iborra, I. Mártil, G. Gonzalez-Diaz, and F. Sanchez-Quesada, Vacuum, 37, Nos. 5-6: 433 (1987); https://doi.org/10.1016/0042-207X(87)90328-9
  5. S. de Reguardati, J. Pahapill, A. Mikhailov, Y. Stepanenko, and A. Rebane, Optics Express, 24, No. 8: 9053 (2016); https://doi.org/10.1364/OE.24.009053
  6. F. A. Sabah, N. M. Ahmed, Z. Hassan, and H. S. Rasheed, Procedia Chemistry, 19: 15 (2016); https://doi.org/10.1016/j.proche.2016.03.005
  7. C. Nașcu, I. Pop, V. Ionescu, E. Indrea, and I. Bratu, Materials Letters, 32, Nos. 2-3: 73 (1997); https://doi.org/10.1016/S0167-577X(97)00015-3
  8. S. Bashir, N. Iqbal, A. Jamil, A. Alazmi, and M. Shahid, Ceramics International, 48, No. 3: 3172 (2022); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.10.090
  9. Z. Sun, C. Yi, Z. Hameiri, and S. P. Bremner, Appl. Surf. Sci., 555: 149727 (2021); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149727
  10. H. Wu, J. Yu, G. Yao, Z. Li, W. Zou, X. Li, and Z. Tang, Sensors and Actuators B: Chemical, 369: 132195 (2022); https://doi.org/10.1016/j.snb.2015.01.070
  11. M. Xin, K. Li, and H. Wang, Applied Surface Science, 256, No. 5: 1436 (2009); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.08.104
  12. R. H. Al-Saqa and I. K. Jassim, Journal of Nanomaterials & Biostructures, 18, No. 1: 165 (2022); https://doi.org/10.15251/DJNB.2023.181.165
  13. Z. Q. Li, J. H. Shi, Q. Q. Liu, Z. A. Wang, Z. Sun, and S. M. Huang, Applied Surface Science, 257, No. 1: 122 (2010); https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.06.047
  14. N. P. Huse, A. S. Dive, K. P. Guttu, and R. Sharma, Mater. Sci. Semicond. Proc., 67: 62 (2017); https://doi.org/10.1016/j.mssp.2017.05.010
  15. J. Han, C. Dong, and S. Shi, J. Mater. Chem. B, 8: 935 (2020); https://doi.org/10.1039/c9tb02597a
  16. Z. Zhao, M. Liu, K. Yang, C. Xu, Y. Guan, X. Ma, and F. Zhang, Advanced Functional Materials, 31, No. 43: 2106009 (2021); https://doi.org/10.1002/adfm.202106009
  17. X. Li, K. Zhou, J. Zhou, J. Shen, and M. Ye, J. Mater. Sci. Technol., 34: 2342 (2018); https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.06.013
  18. J. Huang and K. Pu, Chem. Int. Ed. Engl., 59: 11717 (2020); https://doi.org/10.1002/anie.202001783
  19. N. Liu, L. Xu, S. Zhou, L. Zhang, and J. Li, ACS Sens., 5: 3607 (2020); https://doi.org/10.1021/acssensors.0c01910