InSe Crystals Obtained by Stoichiometric Fusion for Optoelectronic Device Application

Abstract

Кристали селеніду індію (InSe) привертають велику увагу останнім часом через досить високу рухливість носіїв та широку переналаштовуваність забороненої зони, що дає можливість виробляти високочутливі оптоелектронні пристрої на їх основі. У роботі шаруваті кристали InSe були отримані за допомогою методу стехіометричного плавлення. Аналіз спектрів XRD показав, що кристали InSe, отримані цим методом, мають гексагональну кристалічну структуру з параметрами елементарної комірки a = b =4,04 Ǻ та c = 16,64 Ǻ, що відповідає β-InSe. Результати раманівських досліджень добре узгоджуються з іншими опублікованими результатами. Запропонований метод синтезу є простішим і швидшим порівняно з класичними методами, такими як техніка Бріджмана-Стокбаргера. Водночас він дозволяє отримувати зразки β-InSe досить високої якості для виконання різних лабораторних експериментів для прототипів електронних пристроїв. На підтвердження цього було продемонстровано фоточутливість плоского фотодетектора метал-напівпровідник-метал (MSM) на основі синтезованих кристалів β-InSe. Золоті контакти були використані для створення зустрічно-включеного діода Шотткі. Метод скануючої фотострумової мікроскопії був використаний для дослідження локальної чутливості виробленого фотодетектора MSM. Спостереження вказують на виготовлений фотоприймач як на дуже чутливий до невеликих змін у положенні освітлюваної області.

Indium selenide (InSe) crystals have attracted great attention in recent years because of rather high carrier mobility and wide tunability of the band gap which gives an opportunity to produce highly sensitive optoelectronic devices based on them. In this contribution, layered InSe crystals were obtained using stoichiometric fusion method. Analysis of XRD spectra showed that InSe crystals obtained by this method have a hexagonal crystal structure with cell parameters a = b = 4.04 Ǻ, c = 16.64 Ǻ, which corresponds to β-InSe. The results of Raman studies are in good agreement with the results published elsewhere. The proposed synthesis method is easier and faster comparing to classical methods, like Bridgman-Stockbarger technique. At the same time, it allows to obtain samples of β-InSe of rather high quality to perform various laboratory experiments for prototype electronic devices. To prove this, photosensitivity of a planar metalsemiconductor-metal (MSM) photodetector based on synthesized β-InSe crystals was demonstrated. Gold contacts were used to create a back-to-back Schottky diode. Scanning photocurrent microscopy technique was used to investigate the local sensitivity of the produced MSM photodetector. Observations indicate the produced photodetector as highly sensitive to small changes in the position of the illuminated area.