Electrical Properties of the Сu2O/Cd1 – xZnxTe Heterostructure

Abstract

У роботі досліджено вплив умов вирощування на оптичні та електричні властивості тонких плівок Сu2O. Також досліджено електричні властивості гетероструктури p-Сu2О/n-Cd1 – xZnxTe отриманої на основі цих плівок.Тонкі плівки Сu2O отримували методом ВЧ-магнетронного розпилення мішені з порошку оксиду міді ІІ на підкладки зі скла та ситалу. При одержанні досліджуваних плівок змінювали температуру підкладок (270 °C ≤ Ts ≤ 375 °C) та час розпилення мішені (30 хв ≤ t ≤ 60 хв). При оптимальних режимах були отримані плівки p-Сu2О із шириною оптичної забороненої зони Egоп ( 2,6 еВ та питомим опором ( ( 0,5 Ом ( см. Методом ВЧ магнетронного розпилення мішені з порошку оксиду міді ІІ на свіжо сколоті підкладки Cd1 – xZnxTe були отримані гетероструктури p-Сu2О/n-Cd1 – xZnxTe. Дослідження впливу температури (23 °C ≤ T ≤ 80 °C) на ВАХ гетероструктур p-Сu2О/n-Cd1 – xZnxTe показали, що гетероструктури володіють яскраво вираженим випрямляючим ефектом із коефіцієнтом випрямлення RR ~ 103 при напрузі 2 В, висота потенціального бар’єру e(k ( 0.77 еВ при Т ( 296 К та зменшується з ростом температури. Послідовний опір гетероструктур сягає Rs ~ 500 Ом при кімнатній температурі формується підкладкою n-Cd1 – xZnxTe і зменшується з ростом температури. Дослідження механізмів струмопереносу показали, що при малих зміщеннях переважає надбар’єрна емісія, при середніх – тунелювання, а при великих –генераційно-рекомбінаційний механізм струмопереносу за участю поверхневих станів на металургійній межі поділу. При підвищенні температури генераційно-рекомбінаційний механізм струмопереносу поступово зникає і переходить в тунелювання, що може бути пов’язане із ростом концентрації електронів з температурою у базовій області гетеропереходу (Cd1 – xZnxTe) та зменшенням висоти потенціального бар’єру.

The work describes the influence of growth conditions on the optical and electrical properties of Cu2O thin films. The electrical properties of the p-Cu2O/n-Cd1 – xZnxTe heterostructure obtained on the basis of these films were also investigated. Cu2O thin films were obtained by the method of RF magnetron sputtering of a target from copper oxide II powder on glass and glass-ceramic substrates. In the production of the films under study, the temperature of the substrates (270 °C ≤ Ts ≤ 375 °C) and the time of sputtering of the target (30 min ≤ t ≤ 60 min) were changed. By optimal conditions, p-Сu2О films were obtained with an optical band gap of Egop = 2.6 eV and a specific resistance of = 0.5 Ω x cm. The p-Сu2О/n-Cd1 – xZnxTe heterostructures were obtained using the RF magnetron sputtering of a target from copper oxide II powder on fresh-split Cd1 – xZnxTe substrates. Investigation of the effect of temperature (23 °C ≤ T ≤ 80 °C) on the I-V-characteristics of p-Сu2О/n-Cd1 – xZnxTe heterostructures showed that the heterostructures have a pronounced rectifying effect with a rectification coefficient RR ~ 103 at a voltage of 2 V, the potential barrier height eφk = 0.77 eV at T = 296 K and decreases with increasing temperature. The successive resistance of the heterostructures reaches Rs ~ 500 Ω at room temperature and is formed by the n-Cd1 – xZnxTe substrates and decreases with increasing temperature. The study of current transfer mechanisms showed that, at small displacements, over-barrier emission prevails, at medium displacement, tunneling predominates, and at large displacements, the generation-recombination mechanism of current transfer with the participation of surface states on the metallurgical boundary separation. With increasing temperature, the generation-recombination mechanism of current transfer gradually disappears and passes into tunneling, which may be due to an increase in the concentration of electrons with a temperature rise in the base region of the heterojunction (Cd1 – xZnxTe) and a decrease in the potential barrier height.