Електричні та фотоелектричні властивості гібридних фотодіодів на основі структури PEDOT:PSS/n- Si Виконав: Пушкарьов М.С. Науковий керівник: асистент Солован. - презентация

1 Електричні та фотоелектричні властивості гібридних фотодіодів на основі структури PEDOT:PSS/n- Si Виконав: Пушкарьов М.С. Науковий керівник: асистент Солован М.М. 1

2 Особливе місце в електроніці та електротехніці займають фотодіоди. Фотодіод на відміну від звичайного діоду використовує залежність його вольт-амперної характеристики від освітленості. Серед провідних полімерів широко використовується PEDOT (поліенідокситиофен). Даний матеріал особливо цікавий завдяки своїм оптичним, електричним та електрохімічним властивостям. Для отримання плівок провідного полімеру PEDOT, які наносять практично на будь-які поверхні (провідні чи діелектричні, гнучкі та полімерні), часто використовують водну дисперсію полімерного комплексу PEDOT легованого полістиролсульфонатом (PSS). Даний комплекс PSS одночасно діє як кислотний доповнювач та поверхнево-активна речовина, що стабілізує дисперсію полімеру. Кремній широко застосовують як напівпровідниковий матеріал в електроніці, а PEDOT:PSS також знаходить широке практичне застосування через простоту технології отримання його тонких плівок. Тому було вирішено створити гібридний фотодіод на основі полімера PEDOT:PSS та напівпровідника Sі. 2

3 Для зразків використали кремній розміром 5х5 мм, та товщиною 360 мікро метрів. Щоб PEDOT:PSS нормально на нісся на полірований кремній (n-Si) було вирішено його поверхню витравити методом ювітріпмент, за допомогою ультрафіолетової ртутної лампи ДРШ потужністю 250 ватт. Процес зайняв 15 хв після чого зразки кремнію були готові для нанесення полімеру PEDOT:PSS. Наносили полімер PEDOT:PSS методом центрифугування (спінкоутінгу) на протязі 1хв при 2000об/хв. Після чого отримали тонку плівку водного розчину PEDOT:PSS на підложці із n-Si. 3 Пластина монокристалічного кремнію n-Si Полімер PEDOT:PSS

4 Вольт-амперні характеристики та структурна схема гетеропереходу PEDOT:PSS/n-Si 4

5 Залежність диференційного опору гетеропереходів PEDOT:PSS від напруги 5

6 ВАХ гетеропереходу PEDOT:PSS/n-Si у напівлогарифмічних координатах 6

7 При освітленні, зворотний струм I light зростає в порівнянні з його величиною у темряві I dark внаслідок розділення фотогенерованих електрон-діркових пар. 7

8 Залежність чутливості (R) від напруги 8

9 Залежність детиктивності (D*) від напруги 9

10 Вольт-фарадні характеристики досліджуваного гетеропереходу виміряні за кімнатної температури, при різних частотах від 20kHz до 1MHz. 10

11 Експериментально показали можливості застосування тонких плівок PDOT:PSS для виготовлення фотофіодів PDOT:PSS/n-Si. Встановлено, що виготовлені фотодіоди PDOT:PSS/n-Si володіють, ярко вираженими діодними властивостями. Виміряні вольт-амперні характеристики фотодіодів PDOT:PSS/n-Si, визначено висоту потенціального барєру φ 0 = eV bi = 1.6 еВ та величини послідовного R s =2 Ом та шунтуючого R sh =26 МОм опорів. Із аналізу прямих гілок ВАХ гетероструктури, встановлено, що домінуючим механізмом струмопереносу при малих зміщеннях (3kT/e 1 В) домінуючим механізмом струмопереносу домінуючим є тунельний механізм струмопереносу. Аналіз зворотніх гілок ВАХ показав, що домінуючим струмопереносу при зворотніх зміщеннях є тунелювання. Встановленно, що отримані структури можна використовувати в якості фотодіодів. Висновки 11

12 Дякую за увагу! 12