Photosensitive CuFeO2/n-InSe Heterojunctions

Abstract

Photosensitive anisotypic CuFeO2/n-InSe heterojunctions were fabricated by the method of low- temperature spray pyrolysis. An aqueous solution of copper dichloride CuCl2∙2H2O and iron trichloride FeCl3∙6H2O was sprayed onto the InSe substrate heated to 623 K. As a result, p-type CuFeO2 films with a thickness of ~ 0.3 m and a band gap of 2.6 eV were obtained. Contacts were formed using silver-based conductive paste. The I-V characteristics were studied at temperatures from 295 to 336 K. It was shown that the temperature dependence of the height of the potential barrier is linear. Based on the analysis of the temperature dependences of forward and reverse I-V characteristics, the dynamics of change of energy parameters was established and the role of energy states at the boundary of the heterojunction in the for- mation of the contact potential difference was clarified. The approximation of I-V characteristics was car- ried out within the framework of the model, which takes into account the influence of series and shunt re- sistances. The values of the diode coefficient, series and shunt resistances of the heterojunction were found. The mechanisms of formation of direct and reverse currents through the CuFeO2/n-InSe energy bar- rier were determined. The spectral dependence of the quantum efficiency of heterojunctions in the range of photon energies from 1.2 to 3.2 eV was studied. The effect of light absorption in heterostructure materials on its general photosensitivity was analyzed. The obtained results confirmed the promise of CuFeO2/n-InSe heterojunctions for photoelectronics. Методом низькотемпературного спрей-піролізу виготовлено фоточутливі анізотипні гетероперехо- дів CuFeO2/n-InSe. На нагріту до 623 K підкладку InSe розпилювався водний розчин солей двохлорис- тої міді CuCl2∙2H2O і трихлористого заліза FeCl3∙6H2O. В результаті отримувались плівки CuFeO2 р-типу із товщиною ~ 0,3 мкм та шириною забороненої зони 2,6 еВ. Контакти формувалися з викорис- танням струмопровідної пасти на основі срібла. Проведено дослідження ВАХ при температурах від 295 до 336 K. Показано, що температурна залежність висоти потенціального бар'єру є лінійною. На основі аналізу температурних залежностей прямих та обернених ВАХ встановлено динаміку зміни енергетичних параметрів та з'ясовано роль енергетичних станів на межі гетеропереходу у формуванні контактної різниці потенціалів. Проведено апроксимацію ВАХ в рамках моделі, що враховує вплив послідовного та шунтуючого опорів. Знайдено значення діодного коефіцієнту, послідовного та шунту- ючого опорів гетеропереходу. Визначено механізми формування прямого та зворотного струмів через енергетичний бар'єр CuFeO2/n-InSe. Досліджено спектральну залежність квантової ефективності опроміненої з боку CuFeO2 гетероструктури в діапазоні енергій фотонів від 1,2 до 3,2 еВ. Проаналізо- вано вплив поглинання світла в матеріалах гетероструктури на її загальну фоточутливість. Отримані результати підтверджують перспективність гетероструктур CuFeO2/n-InSe для фотоелектроніки.