Electrical Properties and Photosensitivity of n-Mn2O3/p-InSe Heterojunctions Produced by the Spray Pyrolysis Method

Abstract

Досліджені умови нанесення методом спрей-піролізу при температурі 350 оС тонких напівпровід- никових плівок Mn2O3 на підкладки з кристалічного шаруватого напівпровідника p-InSe для ство- рення анізотипних гетеропереходів n-Mn2O3/p-InSe. InSe є перспективним матеріалом для фотоелект- роніки. Використання плівки Mn2O3, яка є прозорою в області максимальної фоточутливості InSe, до- зволяє ефективно експлуатувати оптичні властивості InSe при створенні різних напівпровідникових пристроїв. Перевагою використання шаруватих напівпровідників при виготовленні гетеропереходів є те, що якісні інтерфейси отримуються навіть при значному неспівпаданні параметрів кристалічних граток вихідних матеріалів. Це значно розширює вибір матеріалів гетеропереходів. Проведені виміри електричних та фотоелектричних параметрів гетеропереходів n-Mn2O3/p-InSe та запропоновано тео- ретичні моделі, що їх описують. Побудовано графічні залежності I-V характеристик, послідовного опо- ру, висоти потенційного бар’єру та фоточутливості. Встановлено, що дані гетеропереходи є фоточутли- ві та володіють випрямляючими властивостями. Використовуючи енергетичні параметри вихідних матеріалів, побудовано енергетичну діаграму гетеропереходу, яка дозволяє провести аналіз фізичних процесів в отриманих гетеропереходах. За температурною залежністю як прямих, так і зворотних вольт-амперних характеристик встановлена динаміка зміни з температурою енергетичних парамет- рів гетеропереходу, а також механізми протікання струму крізь гетероперехід. Проаналізована спект- ральна фоточутливість гетеропереходу. The conditions for the spray-pyrolysis deposition of thin semiconductor films of Mn2O3 on substrates of crystalline layered semiconductor p-InSe to create anisotype heterojunctions n-Mn2O3/p-InSe have been studied. InSe is a promising material for photoelectronics. The use of a film of Mn2O3, which is transparent in the region of maximum photosensitivity of InSe, allows for the effective exploitation of the optical properties of InSe in the creation of various semiconductor devices. The advantage of using layered semiconductors in the manufacture of heterojunctions is that high-quality interfaces are obtained even with a significant mismatch of the parameters of the crystal lattices of the starting materials. This significantly expands the choice of heterojunction materials. Measurements of the electrical and photoelectric parameters of heterojunctions n-Mn2O3/p-InSe have been carried out and theoretical models describing them have been proposed. Graphical dependences of I-V characteristics, series resistance, potential barrier height and photosensitivity were constructed. It was established that these heterojunctions are photosensitive and have rectifying properties. Using the energy parameters of the starting materials, an energy diagram of the heterojunction was constructed, which allows for the analysis of physical processes in the obtained heterojunctions. The temperature dependence of both the forward and reverse current-voltage characteristics established the dynamics of changes in the energy parameters of the heterojunction with temperature, as well as the mechanisms of current flow through the heterojunction. The spectral photosensitivity of the heterojunction was analyzed.