Electrical and Photoelectrical Properties of ZnFe2O4/InSe Heterojunctions

Abstract

Photosensitive n-ZnFe2O4/p-InSe heterojunctions were fabricated by low-temperature pyrolysis by spraying. For this purpose, an aqueous solution of the appropriate composition was sprayed onto a heated substrate of a layered InSe crystal, as a result of which a thin film of ZnFe2O4 was formed on its surface. The use of layered semiconductors as substrates allows obtaining high-quality interfaces due to the absence of broken bonds on their surface. The photoelectric and optical properties of the obtained heterojunction were investigated and the corresponding graphical dependences were constructed: 1) current-voltage characteristics at different temperatures, 2) temperature dependence of the potential barrier height, 3) spectral dependence of the relative quantum efficiency in the photon energy range of 1.2–3.1 eV. Based on the analysis of the temperature dependences of the forward and inverse I–V characteristics, the energy parameters of the heterojunction were calculated. The mechanisms of formation of forward and reverse currents through the ZnFe2O4/InSe energy barrier have been determined. Фоточутливі n-ZnFe2O4/p-InSe гетероз’єднання були виготовлені методом низькотемпературного піролізу розпиленням. Для цього водний розчин відповідного складу наносили розпиленням на підігріту підкладку з шаруватого кристалу InSe, в результаті чого на її поверхні формувалася тонка плівка ZnFe2O4. Використання шаруватих напівпровідників як підкладки дозволяє отримувати високоякісні інтерфейси завдяки відсутності порушених зв’язків на їхній поверхні. Було досліджено фотоелектричні та оптичні властивості отриманого гетероз’єднання та побудовано відповідні графічні залежності: 1) вольт- амперні характеристики за різних температур, 2) температурну залежність висоти потенційного бар’єру, 3) спектральну залежність відносної квантової ефективності в діапазоні енергій фотонів 1,2 – 3,1 еВ. На основі аналізу температурних залежностей прямих і зворотних ВАХ були розраховані енергетичні параметри гетероз’єднання. Визначено механізми формування прямих і зворотних струмів через енергетичний бар’єр ZnFe2O4/InSe.