التوصيلية الضوئية للمفرق الهجين a - GaAs : Zn/c - Si == Photoconductivity of a - GaAs : Zn/c - Si Heterojunction
Author name:
ايمان كاظم جبر
Supervisor name:
حسين خزعل رشيد | رامز احمد الانصاري
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Master
University:
University of Baghdad - College Of Science For Girls - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1800 - p.pdf
Abstract:
حضرت اغشيه زرنيخات الكاليوم المشوب بعنصر الزنك بنسبة 1% GaAs : Zn باسماك مختلفة mµ(1.0 ,0.75 ,0.5 ,0.25) بتقنية التبخير الوميضي على ارضيات زجاجية ورقائق من c - Si بدرجة حرارة الغرفـة وتحت ضغط فراغي 10 - 5 mbar وبمعدل ترسيب مقارب الى 0.92Å/s لدنت هذه الاغشية بدرجات حرارة تلدين مختلفة K(373, 473 ) لمدة ساعة واحدة ولدراسة الخواص التركيبية تم تلدين اغشية زرنيخ الكاليوم المشوبة بالزنك والمرسبة على الزجاج بسمك mµ0.5 الى درجة حرارة and773)K473,373).تم دراسة الخواص التركيبية للاغشية المحضرة على ارضيات زجاجية بواسطة حيود الاشعة السينية XRD وقد اظهرت نتائج حيود الاشعة السينية ان الاغشية الملدنة بدرجة حرارة اقل من 473K ذات تركيب عشوائي وبزيادة درجة حرارة التلدين اصبح التركيب متعدد التبلور F.c.c عند درجة حرارة 473K وبالاتجاه المفضل (111) ,اما دراسة خصائص السطح المورفولوجية بواسطة مجهر القوة الذري (AFM) , فقد وجد ان خشونة السطح تقل مع زيادة درجة الحرارة التلدين وتزداد مع زيادة السمك اما الحجم الحبيبي فوجد انه يزداد مع زيادة درجة حرارة التلدين والسمك.درست الخصائص الكهربائيــة للاغشية المحضرة على ارضيات زجاجية بتغير السمك ودرجة حرارة التلدين حيث ازدادت التوصيلية الكهربائية المستمرة (2.05 - 59.3) 10 - 3 (.cm) - 1 لجميع الاغشية المرسبة بزيادة السمك وبدرجة حرارة الغرفة قلت (15.1 - 2.39) 10 - 3 (.cm) - 1 بزيادة درجة حرارة التلدين من (RT - 473)K للاغشية ذات سمك 0.5mm، قلت طاقات التنشيط الكهربائية (Ea1& Ea2)بزيادة سمك الغشاء وزادت بزيادة درجة حرارة التلدين (RT - 473)K. اظهرت قياسات التوصيلية المتناوبة لاغشية الـ GaAs : Zn باسماك مختلفة وبدرجات حرارة تلدين مختلفة بانها تنطبق مع نموذج تنطط الحاجز المرتبط(CBH) . وبينت قياسات هول الى ان جميع الاغشية هي من النوع (p - type)، وتركيز الحاملات يزداد - 89.29 )×1016 cm - 3 (0.08 بزيادة سمك الغشاء وتقل (1.95 - 0.21)×1016 cm - 3 بزيادة درجة حرارة التلدين (RT - 473)K. وكذلك لاحظنزايادة قيم التحركية بزيادة درجة حرارة التلدين ,بينما تقل مع زيادة السمك.اظهرت القياسات البصرية لاغشية a - GaAs : Zn بان الانتقالات البصرية كانت مباشرة مسموحة ذات فجوة طاقة تزداد مع زيادة درجة حرارة التلدين بينما تقل مع زيادة السمك.قيست سعة الانحياز العكسي للمفرق الهجين a - GaAs : Zn/c - Si كدالة لفولتية الانحياز وبتردد 100KHz وقد دلت هذه النتائج على ان المفرق من النوع الحاد، لوحظ تناقص السعة بزيادة جهد الانحياز العكسي، وايضا لوحظ ان السعة تقل بزيادة سمك الغشاء وتتناقص مع زيادة درجة حرارة التلدينF/cm2(2.24 - 1.54) للسمك 0.5µm. وجد ايضا ان جهد البناء الداخلي للمفرق يتناقص 0.15)Volt (0.40 - عند زيادة السمك .درست خواص تيار - فولتية للمفرق الهجين a - GaAs : Zn/c - Si تحت ظروف الظلام وقد وجد بانها تتفق مع نموذج اعادة الاتحاد - الاختراق ، كذلك اظهرت النتائج ان كثافة التيارتقل بزيادة درجة حرارة التلدين وسمك الغشاء وذلك بسبب زيادة العيوب عند سطح المفرق. وعامل المثالية يزداد بزيادة سمك الغشاءمن(2.4 - 2.7). ومن خلال قياسات تيار - فولتية تحت ظروف الاضاءة وجدنا ان كثافة التيار الضوئي يزداد مع زيادة درجة حرارة التلدين ويقل مع زيادة السمك.درست خواص كثافة تيار الدائرة القصيرة وفولتية الدائرة المفتوحة حيث وجدنا ان ,Jsc Voc, تزداد قيمهم بزيادة درجة حرارة التلدين | GaAs weight doping percentage by 1% Zinc (GaAs : Zn) films have been deposited by flash evaporation technique on glass and c - Si wafer substrates at room temperature under vacuum of 10 - 5 mbar with rate of deposition near to 9.25Å/sec. These films of different thicknesses (0.25, 0.5, 0.75, 1.0) µm have been annealed at different temperatures Ta (373, 473)K for to study the properties of structure of a - GaAs : Zn films that deposited on glass substrate with thickness 0.5 µm annealed at (373, 473 and 773)K. The structural characteristic of the films prepared on glass substrates have been studied by using X - ray diffraction, which shows that the films have amorphous structure for sample annealed at Ta> 473K. The samples annealed at 473 K showed a polycrystalline with Face - Center cubic system preferred orientation along (111).The surface morphological characteristics were studied by atomic force microscope (AFM) which show that decreased in surface roughness with increasing annealing temperature and increased with thickness increases. The grain size increases with increasing annealing temperature and thickness.Electrical properties of the films prepared on glass substrates were studied with different thicknesses and annealing temperatures. The D.c conductivity for all deposited films increases from (2.05 to 59.3) 10 - 3 (.cm) - 1 with thickness increases at room temperature and decreases from(15.1 to 2.39) 10 - 3 (.cm) - 1 with increase of annealing temperature from RT to 473K for films of 0.5m. The electrical activation energies Ea1and Ea2 decrease with thickness increases and increasing with increasing of annealing temperature from room temperature to 473K. A.C conductivity measurements for GaAs : Zn films with different thickness and annealing temperatures were consistent with correlated barrier hopping model (CBH).Hall measurements showed that all the films are p - type with carrier's concentration increasing from( 0.08 to 89.29)×1016 (cm) - 3 with film thicknes increase and decreasing from (1.95 to 0.21)×1016 (cm) - 3 with increasing of annealing temperature from room temperature to 473K. Also we observe that the mobility values decreases with thickness increases and increasing with increasing of annealing temperature. The optical measurement showed that the nature of the optical transition has been direct allowed with band gap energies increases with increasing of annealing temperature while decreases with increases of film thickness.The reverse bias capacitance for a - GaAs : Zn/c - Si heterojunction was measured as a function of bias voltage at frequency 100 KHz, and it is indicated that these heterojunction are abrupt. The capacitance decreases with increasing the reverse bias voltage, also decreasing with increasing annealing temperatures from (2.24 to1.54) ×10 - 7 F/cm2 for film thickness 0.5 µm and with increasing film thickness.The value of built - in potential for heterojunction decreases from (0.4 to 0.15) Volt with increasing of thickness.while increases with increasing temperature from (0.3 - 0.4) Volt for film thickness 0.5 µm.The J - V characteristics of the a - GaAs : Zn/c - Si heterojunction under dark have been studied under dark condtion. This may be in agreement with tunneling recombination model. Furthermore, the product shows that the current density decreases with the increasing of annealing temperature and film thickness for the increases in the defects at heterojunction interface. The ideality factor increases with the increasing film thicknes from (2.4 to 2.7). Under illumination, the photocurrent density increases with increases of annealing temperatures and it decreases with the increases of thickness. The short - circuit current density and open - circuit voltage have been studied where the Jsc ,Voc , increase with the increasing of annealing temperatures
