Newly-developed fabrication of a p-n heterojunction diode constructed with a p-Si nanowire (NW) and an n-ZnO nanoparticle (NP) thin-film by the dielectrophoresis (DEP) technique is demonstrated in this study. With the bias of 20 Vp-p at the input frequency of 1 MHz, the most efficient assembly of the n-ZnO NPs is shown for the fabrication of the p-n heterojunction diode with a p-Si NW. The p-n heterojunction diode fabricated in this study represents current rectifying characteristics with the turn on voltage of 1.1 V. The diode can be applied to the fabrication of optoelectrical devices such as photodetectors, light-emitting diodes (LEDs), or solar cells based on the high conductivity of the NW and the high surface to volume ratio of the NP thin film.
We fabricate organic single crystal nanowire heterojunction p-n diode poly(3-hexylthiophene)(P3HT) and from Phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM) using by liquid-bridge mediated nanotransfer molding(LB-nTM) method. LB-nTM has been reported an one step direct printing method for making well-aligned nanowire arrays. Moreover, multi-patterning nanostructures can be fabricated with the consecutive printing process. As a result, it is possible to make simple and basic concept of heterojunction devices such as lateral organic p-n nanojunction diode. P3HT/PCBM nanowires heterojunction diode has rectifying behavior with on/off ratios of ~20.
Abdel-Khalek, H.;El-Samahi, M.I.;Salam, Mohamed Abd-El;El-Mahalawy, Ahmed M.
Current Applied Physics
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제18권12호
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pp.1496-1506
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2018
Organic/inorganic ultraviolet photodetector was fabricated using thermal evaporation technique. Organic/inorganic heterojunction based on thermally evaporated copper (II) acetylacetonate thin film of thickness 200 nm deposited on an n-type silicon substrate is introduced. I-V characteristics of the fabricated heterojunction were investigated under UV illumination of intensity $65mW/cm^2$. The diode parameters such as ideality factor, n, barrier height, ${\Phi}_B$, and reverse saturation current, $I_s$, were determined using thermionic emission theory. The series resistance of the fabricated diode was determined using modified Nord's method. The estimated values of series resistance and barrier height of the diode were about $0.33K{\Omega}$ and 0.72 eV, respectively. The fabricated photodetector exhibited a responsivity and specific detectivity about 9 mA/W and $4.6{\times}10^9$ Jones, respectively. The response behavior of the fabricated photodetector was analyzed through ON-OFF switching behavior. The estimated values of rise and fall time of the present architecture under UV illumination were about 199 ms and 154 ms, respectively. Finally, enhancing the photoresponsivity of the fabricated photodetector, post-deposition plasma treatment process was employed. A remarkable modification of the device performance was noticed as a result of plasma treatment. These modifications are representative in a decrease of series resistance and an increase of photoresponsivity and specific detectivity. The process of plasma treatment achieved an increment of external quantum efficiency from 5.53% to 8.34% at -3.5 V under UV illumination.
Park, Sung-Hoon;Lee, Jae-Gil;Cho, Chun-Hyung;Choi, Yearn-Ik;Kim, Hyungtak;Cha, Ho-Young
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권2호
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pp.215-220
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2016
Monolithically integrated devices are strongly desired in next generation power ICs to reduce the chip size and improve the efficiency and frequency response. Three examples of the embedment of different functional diode(s) into AlGaN/GaN heterojunction field-effect transistors are presented, which can minimize the parasitic effects caused by interconnection between devices.
ZnO thin-films are grown on a p-Si(111) substrate by RF sputtering. The effects of growth temperature and $O_2$ mixture ratio on the ZnO films are investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and room-temperature photoluminescence (PL) measurements. All the grown ZnO thin films show a strong preferred orientation along the c-axis, with an intense ultraviolet emission centered at 377 nm. However, when $O_2$ is mixed with the sputtering gas, the half width at half maximum (FWHM) of the XRD peak increases and the deep-level defect-related emission PL band becomes pronounced. In addition, an n-ZnO/p-Si heterojunction diode is fabricated by photolithographic processes and characterized using its current-voltage (I-V) characteristic curve and photoresponsivity. The fabricated n-ZnO/p-Si heterojunction diode exhibits typical rectifying I-V characteristics, with turn-on voltage of about 1.1 V and ideality factor of 1.7. The ratio of current density at ${\pm}3V$ of the reverse and forward bias voltage is about $5.8{\times}10^3$, which demonstrates the switching performance of the fabricated diode. The photoresponse of the diode under illumination of chopped with 40 Hz white light source shows fast response time and recovery time of 0.5 msec and 0.4 msec, respectively.
In this study, the effects of an annealed buffer layer with different thickness on heterojunction diodes based on the ZnO/ZnO/p-Si(111) systems were reported. The effects of an annealed buffer layer with different thickness on the structural, optical, and electrical properties of zinc oxide (ZnO) films on p-Si(111) were also studied. Before zinc oxide (ZnO) deposition, different thicknesses of ZnO buffer layer, 10 nm, 30 nm, 50 nm and 70 nm, were grown on p-Si(111) substrates using a radio-frequency sputtering system; samples were subsequently annealed at $700^{\circ}C$ for 10 minutes in $N_2$ in a horizontal thermal furnace. Zinc oxide (ZnO) films with a width of 280nm were also deposited using a radio-frequency sputtering system on the annealed ZnO/p-Si (111) substrates at room temperature; samples were subsequently annealed at $700^{\circ}C$ for 30 minutes in $N_2$. In this experiment, the structural and optical properties of ZnO thin films were studied by XRD (X-ray diffraction), and room temperature PL (photoluminescence) measurements, respectively. Current-voltage (I-V) characteristics were measured with a semiconductor parameter analyzer. The thermal tensile stress was found to decrease with increasing buffer layer thickness. Among the ZnO/ZnO/p-Si(111) diodes fabricated in this study, the sample that was formed with the condition of a 50 nm thick ZnO buffer layer showed a strong c-axis preferred orientation and I-V characteristics suitable for a heterojunction diode.
본 연구에서는 다양한 가스 분위기에서 후열처리를 진행한 후 Ga2O3/SiC 이종접합 다이오드의 깊은 준위 결함 변화를 Deep Level Transient Spectroscopy(DLTS) 기법으로 분석하여 깊은 준위 결함의 변화가 Ga2O3/SiC 이종접합 소자의 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, J-V 측정 및 Hall 측정을 통한 전기적 특성 분석을 실시하였고, N2 분위기에서 열처리된 소자에서 3.06 × 10-2 A/cm2로 가장 높은 on-state current가 측정되었으며, carrier concentration은 3.8 × 1014 cm-3로 증가하는 것이 관측되었다. 이는 후열처리 분위기에 따른 깊은 준위 결함의 변화가 전기적 특성에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다.
We investigated the effects of annealing on the electrical and thermal properties of ZTO/4H-SiC heterojunction diodes. A ZTO thin film layer was grown on p-type 4H-SiC substrate by using solution process. The ZTO/SiC heterojunction structures annealed at $500^{\circ}C$ show that $I_{on}/I_{off}$ increases from ${\sim}5.13{\times}10^7$ to ${\sim}1.11{\times}10^9$ owing to the increased electron concentration of ZTO layer as confirmed by capacitance-voltage characteristics. In addition, the electrical characterization of ZTO/SiC heterojunction has been carried out in the temperature range of 300~500 K. When the measurement temperature increased from 300 K to 500 K, the reverse current variation of annealed device is higher than as-grown device, which is related to barrier height in the ZTO/SiC interface. It is shown that annealing process is possible to control the electrical characteristics of ZTO/SiC heterojunction diode.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제16권2호
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pp.221-225
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2016
This paper reports a new method to enable the normally-off operation of AlGaN/GaN heterojunction field-effect transistors (HFETs). A capacitor was connected to the gate input node of a normally-on AlGaN/GaN HFET with a Schottky gate where the Schottky gate acted as a clamping diode. The combination of the capacitor and Schottky gate functioned as a clamp circuit to downshift the input signal to enable the normally-off operation. The normally-off operation with a virtual threshold voltage of 5.3 V was successfully demonstrated with excellent dynamic switching characteristics.
Journal of Electrical Engineering and information Science
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제2권4호
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pp.99-105
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1997
The new classified model for N-p heterojunction diode is derived and used extensively in analyzing the current-voltage(I-V) characteristics of the HBTs. A new classification method is presented in order to simplify I-V equations and easily applied to the modeling of HBTs. This classification method is characterized by the properties of devices such as high level injection, the thickness of one or both bulk regions, the surface recombination and the generation-recombination. The simulation results using the proposed model agree well with the experimentally observed I-V behaviors and show good efficiencies in its application to HBTs with respect to mathematical formulation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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