بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به اهمیت زیاد آشکارسازهاي نوري uv، در زمینههاي تجاري، صنعتی و نظامی مطالعهي این آشکارسازها از اهمیت کاربردي فراوانی برخوردار است. در این پروژه آشکارساز نوري uv با پیکربندي MSM مبتنی بر لایههاي نازك - GZO - Ga:ZnO، با استفاده از روش اسپري پایرولیزیز ساخته شده و اثر میزان ناخالصی گالیوم بر خواص الکتریکی و اپتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج مربوط به XRD نشان میدهد که تمامی لایههاي GZO تهیه شده داراي فاز ورتسایت بوده و جهتگیري ارجح آنها صفحه 002 میباشد.افزایش درصد ناخالصی تا %3 باعث افزایش جریان الکتریکی، افزایش پاسخدهی، کاهش ناهمواري سطحی و کاهش مقاومت سطحی لایهها شده است.
مقدمه
در سالهاي اخیر اهتمام به توسعه آشکارسازها و قطعات اپتوالکترونیکی در ناحیه UV به صورت روزافزون درحال گسترش است. بیشترین مواد مورد استفاده براي آشکارسازي تابش UV شامل نیمه رساناهاي داراي شکاف انرژي پهبین میباشند.[1] از این نیمه رساناها، لایههاي نازك اکسید به دلیل داشتن پهناي نوار انرژي 3/37ev،انرژي بستگی بزرگ اکسایتونیپایداري60mev، شیمیایی، سازگاري زیستی و فراوانی توجه زیادي به خود جلب کرده اند3]و.[2 محقق شده است که سطح لایههاي نازك ZnO قابلیت زیادي در جذب شیمیایی دارد.
افزودن ناخالصی از عناصر گروه سوم مانند گالیوم، بور، آلومینیوم و... و عناصر گروه پنجم مانند قلع، ژرمانیوم و... باعث بهبود خواص نوري و الکتریکی لایههاي نازك روي اکسید میشود. با توجه به نزدیک بودن اندازهي شعاع یونی گالیوم به شعاع یونی روي که باعث ایجاد استرس خیلی کوچک میشود و همچنین واکنش پذیري کمتر و پایداري بیشتر در مقابل اکسیداسیون نسبت به سایر ناخالصیها، میتوان گالیوم را به عنوان بهترین ناخالصی از بین عناصر گروه سه و پنج انتخاب کرد4]و5و.[6لایههاي GZO با روشهاي مختلفی مانند حمام شیمیایی، سل- ژل، اسپاترینگ RF لیزر پالسی و اسپري پایرولیزیز تهیه شده است.
روش آزمایش
در این پژوهش، لایههاي GZO بر روي لایههاي شیشه اي به روش اسپري پایرولیزیز جایگذاري شدهاند. این روش داراي مزیتهاي ازجمله سادگی، در دسترس بودن و هزینه پایین دستگاه میباشد. ابتدا باید زیرلایهها با استفاده از دستگاه اولتراسونیک محتوي استون و الکل شسته و سپس خشک گردند تا از هرگونه آلودگی پاك شوند. از استات روي دو آبه و گالیوم نیترات به عنوان پیش ماده و از آب واتانول با نسبت یک به سه، به عنوان حلال استفاده شده است. دماي زیرلایه 450°C، غلظت روي استات 0/1M و حجم محلول 100cc میباشند. لایههاي تهیه شده داراي درصدهاي ناخالصی 0،1،2،3 و4 درصد گالیوم نیترات میباشند.
براساس نتایج بدست آمده همهي لایهها بس بلوري داراي ساختار هگزاگونال میباشند. قلههاي پراش ZnO و GZO شدید ترین قله پراش مربوط به صفحهي 002 میباشد. همچنین با افزودن ناخالصی شدت قلهها کاهش یافتهاند به طوري که برخی از قلههاي کوچک مانند 103 در نمونههاي %3 GZO حذف شده است. دلیل این کاهش قلههاي پراش تاثیر استرس ناشی از پراش یونهاي Zn و ناخالصی Ga میباشد. با افزایش مقدار زیاد ناخالصی ساختار لایه تقریبا آمورف میشود.[8]
