Главная
Технологія та конструювання в електронній апаратурі, 2023, № 1-2, с. 3-8.
DOI: 10.15222/TKEA2023.1-2.03
УДК 621.315.592
Вольт-амперні характеристики діодів Шотткі на основі гетероструктури графен/n-Si
(українською мовою)
Козярський І. П.1, Ілащук М. І.1, Орлецький І. Г.1, Козярський Д. П.1, Миронюк Л. А.2, Миронюк Д. В.2, Євтушенко А. І.2, Даниленко І. М.3, Майструк Е. В.1

Україна, 1Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича; м. Київ, 2Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, 3Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України.

Діоди Шотткі на основі гетероструктури графен/n-Si були отримані методом механічного відшарування графіту до кількашарового графену у водному розчині полівінілпіролідону внаслідок гідродинамічних явищ в розчині диспергованого графіту. Досліджувалися електричні властивості структур, які відрізнялися тривалістю нанесення плівок графену на пластини n-Si. Температура пластин не перевищувала 250°C. Утворення шарів графену підтверджено дослідженням спектрів комбінаційного розсіювання в діапазоні частот 1000—3250 см–1, де проявляються смуги G і 2D з особливостями, характерними для кількашарового графену. Встановлено залежність електричних властивостей досліджуваних поверхнево-бар’єрних структур графен/n-Si від тривалості напилення плівок графену.

Ключові слова: діоди Шотткі, гетероструктури, кількашаровий графен/n-Si, електричні властивості.

Дата подання рукопису 10.02 2023
Використані джерела
  1. Morozov S. V., Novoselov K. S., Katsnelson M. I. et al. Giant intrinsic carrier mobilities in graphene and its bilayer. Phys. Rev. Lett., 2008, vol. 100, iss. 1, p. 016602. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.016602
  2. Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V. et al. Two-dimensional gas of massless Dirac fermions in grapheme. Nature, 2005, vol. 438, pp. 197–200. https://doi.org/10.1038/nature04233
  3. Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V. et al. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science, 2004, vol. 306, iss. 5696, pp. 666–669. https://doi.org/10.1126/science.1102896
  4. Katsnelson M. I. Graphene: carbon in two dimensions. Materials Today, 2007, vol. 10, pp. 20–27. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(06)71788-6
  5. Geim A. K., Novoselov K. S. The rise of grapheme. Nature Materials, 2007, vol. 6, pp. 183–191. https://doi.org/10.1038/nmat1849
  6. Soldano C., Mahmood A., Dujardin E. Production, properties and potential of grapheme. Carbon, 2010, vol. 48, pp. 2127–2150. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.01.058
  7. Bonaccorso F., Sun Z., Hasan T., Ferrari A. C. Graphene photonics and optoelectronics. Nature Photonics, 2010, vol. 4, pp. 611– 622. https://doi.org/10.1038/nphoton.2010.186
  8. Bartolomeo A. D. Graphene Schottky diodes: an experimental review of the rectifying graphene/semiconductor heterojunction. Physics Reports, 2016, vol. 606, pp. 1–58. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2015.10.003
  9. Bae S., Kim H., Lee Y. et al. Roll-to-roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes. Nature Nanotechnology, 2010, vol. 5, pp. 574–578. https://doi.org/10.1038/nnano.2010.132
  10. Wang Y., Chen X., Zhong Y. et al. Large area, continuous, few-layered graphene as anodes in organic photovoltaic devices. Appl. Phys. Lett., 2009, vol. 95, p. 063302. https://doi.org/10.1063/1.3204698
  11. Tongay S., Schumann T., Miao X. et al. Tuning Schottky diodes at the many-layer-graphene/semiconductor interface by doping. Carbon, 2011, vol. 49, pp. 2033–2038. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.01.029
  12. Schwierz F. Graphene transistors. Nature Nanotechnology, 2010, vol. 5, pp. 487–496. https://doi.org/10.1038/nnano.2010.89
  13. Schedin F., Geim A. K., Morozov S. V., Hill E. Detection of individual gas molecules adsorbed on grapheme. Nature Materials, 2007, vol. 6, pp. 652–655. https://doi.org/10.1038/nmat1967
  14. Vivekchand S. R. C., Rout C. S., Subrahmanyam K. S. et al. Graphene-based electrochemical supercapacitors. J. Chem. Sci., 2008, vol. 120, iss. 1, pp. 9–13. https://doi.org/10.1007/s12039-008-0002-7
  15. Tadjer M. J., Anderson T. J., Myers-Ward R. L. et al. Step edge influence on barrier height and contact area in vertical heterojunctions between epitaxial graphene and n-type 4H-SiC. Appl. Phys. Lett., 2014, vol. 104, p. 073508. https://doi.org/10.1063/1.4866024
  16. Rehman M. A., Akhtar I., Choi W. et al. Influence of an Al2O3 interlayer in a directly grown graphene-silicon Schottky junction solar cell. Carbon, 2018, vol. 132, pp. 157–164. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2018.02.042
  17. Yi M., Shen Z., Zhang X., Ma S. Achieving concentrated graphene dispersions in water/acetone mixtures by the strate gyoftailoring Hansen solubility parameters. J. Phys. D: Appl. Phys., 2013, vol. 46, p. 025301. https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/2/025301
  18. Varrla E., Paton K. R., Backes C. et al. Turbulence-assisted shearex foliation of graphene using household detergentand a kitchen blender. Nanoscale, 2014, vol. 6, p. 11810. https://doi.org/10.1039/C4NR03560G
  19. Yi M., Shen Z. Kitchen blender for producing high-quality few-layer grapheme. Carbon, 2014, vol. 78, pp. 622–626. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.07.035
  20. Nair R. R., Blake P., Grigorenko A. N. et al. Fine structure constant defines visual transparency of graphene. Science, 2008, vol. 320, p. 1308. https://doi.org/10.1126/science.1156965
  21. Biswas R. Modeling the liquid phase exfoliation of graphene in polar and nonpolar solvents. Bioint. Res. Appl. Chem., 2022, vol. 12, iss. 6. pp. 7404–7415. https://doi.org/10.33263/BRIAC126.74047415
  22. O’Connell M. J., Boul P., Ericson L. M. et al. Reversible water-solubilization of single-walled carbon nanotubes by polymer wrapping. Chem. Phys. Lett., 2001, vol. 342, pp. 265–271. http://dx.doi.org/10.1016/S0009-2614(01)00490-0
  23. Mohamed M., Tripathy M., Majeed A. A. Studies on the thermodynamics and solute-olvent interaction of Polyvinylpyrrolidone wrapped single walled carbon nanotubes (PVP-SWNTs) in water over temperature range 298.15 — 313.15 K. Arabian Journal of Chemistry, 2013, vol. 10, iss. 2, pp. S1726–S1730. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2013.06.022
  24. Mohamed M., Shah S. A. A., Mohamed R. et al. Solute Solvent Interactions of Polyvinyl Pyrrolidone Wrapped Single Walled Carbon Nanotubes (PVP-SWNTs) in Water by Viscometric Studies. Oriental Journal of Chemistry, 2013, vol. 29, iss. 2, pp. 539–544. http://dx.doi.org/10.13005/ojc/290221
  25. Ferrari A. C. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron-phonon coupling, doping and nonadiabatic effects. Solid State Communications, 2007, vol. 143, pp. 47–57. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2007.03.052
  26. Ferrari A. C., Meyer J. C., Scardaci V. et al. Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers. Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, p. 187401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.187401
  27. Sharma B. L., Purohit R. K. Semiconductor heterojunctions. Oxford, Pergamon Press, 1974, 216 p.