Фiзичнi властивостi кремнiєвих сенсорних структур з фотоелектричним принципом перетворення на основi “глибокого” p–n-переходу
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe62.04.0318Ключові слова:
сонячний елемент, кремнiєвий p–n-перехiд, фотострум, швидкiсть поверхневої рекомбiнацiїАнотація
В роботi обґрунтовано можливiсть використання кремнiєвого переходу для ефективних сенсорних структур. Показано, що в умовах опромiнення свiтлом з областi сильного поглинання фотострум суттєво залежить вiд рекомбiнацiйних характеристик та зарядового стану поверхнi у випадку оптимальних параметрiв переходу. Визначено, що товщина освiтлюваної областi для такої структури повинна перевищувати довжину дифузiї неосновних носiїв заряду. Визначено також, що бiльшiй довжинi дифузiї вiдповiдають бiльшi змiни фотоструму при адсорбцiї на робочiй поверхнi. З використанням числового моделювання проаналiзовано можливiсть змiни областi застосування переходу вiд фотоперетворювача до сенсорної структури при певному виборi його параметрiв. Обговорено фiзичнi механiзми, якi можуть пов’язувати змiни ефективної швидкостi iз процесами адсорбцiї полярних молекул. Cенсорнi властивостi запропонованих структур дослiджено для декiлькох аналiтiв. Експериментально продемонстровано придатнiсть такої структури для створення хiмiчних сенсорiв, якi мають функцiю селективностi та пiдтримують концепцiю електронного носу.
Посилання
P. Bergveld. The impact of MOSFET-based sensors. Sensor. Actuat. 8, 109 (1985).
https://doi.org/10.1016/0250-6874(85)87009-8
S.M. Sze. Semiconductor Sensors (Wiley, 1996) [ISBN: 978-0471546092].
L. Ristic. Sensor Technology and Devices (Artech House, 1994) [ISBN: 0-89006-532-2].
V.G. Litovchenko, T.I. Gorbanyuk, V.S. Solntsev, A.A. Evtukh. Mechanism of hydrogen, oxygen and humidity sensing by Cu/Pd-porous silicon–silicon structures. Appl. Surf. Sci. 234, 262 (2004).
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.05.146
V.G. Litovchenko, T.I. Gorbanyuk, A.A. Efremov, A.A. Evtukh, D. Schipanski. Investigation of MIS gas sensitive structures with Pd and Pd/Cu metal layers. Sensor. Actuat. A 74, 233 (1999).
https://doi.org/10.1016/S0924-4247(98)00314-8
G.J. Li, X.H. Zhang, S. Kawi. Relationships between sensitivity, catalytic activity, and surface areas of SnO2 gas sensors. Sensor. Actuat. B 60, 64 (1999).
https://doi.org/10.1016/S0925-4005(99)00245-2
S. Pitcher, J.A. Thiele, H. Ren, J.F. Vetelino. Current/voltage characteristics of a semiconductor metal oxide gas sensor. Sensor. Actuat. B 93, 454 (2003).
https://doi.org/10.1016/S0925-4005(03)00166-7
P. Feng, F. Shao, Y. Shi. Q. Wan. Gas sensors based on semiconducting nanowire field-effect transistors. Sensors 14, 17406 (2014).
https://doi.org/10.3390/s140917406
T. Wagner, M.J. Schoning. Light-addressable potentiometric sensors (LAPS): Recent trends and applications. Electrochem. Sensor Anal.49, 87 (2007).10. S.V. Litvinenko, A.V. Kozinetz, V.A. Skryshevsky. Concept of photovoltaic transducer on a base of modified – junction solar cell.Sensor. Actuat. A 224, 30 (2015).
O.V. Kozynets, S.V. Litvinenko. Physical properties of sensor structures on the basis of silicon – junction with interdigitated back contacts. Ukr. J. Phys. 57, 1234 (2012).
Yu.V. Novotnitskii, M.I. Sinyukov. The influence of polar molecules absorption on surface properties of germanium. In Surface Properties of Semiconductors (Izd. Akad. Nauk SSSR, 1962), p. 62 (in Russian).
I.G. Neizvestnyi. About influence of absorption of ether moleculs in germanium on the parameters of recombinational centers. In Surface Properties of Semiconductors (Izd. Akad. Nauk SSSR, 1962), p. 78 (in Russian).
S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices (Wiley, 1981).
A.P. Gorban, V.P. Kostylyov, A.V. Sachenko, A.A. Serba, I.O. Sokolovsky. Impact of excess charge carrier concentration on effective surface recombination velocity in silicon photovoltaic structures. Ukr. J. Phys. 51, 598 (2006).
A.V. Sachenko, O.V. Snitko, Photo-Effects in NearSurface Layers of Semiconductors (Naukova Dumka, 1984) (in Russian).
A.V. Rzhanov. Electronic Processes at Semiconductor Surface (Nauka, 1971) (in Russian).
G.P. Peka. Physical Phenomena at Semiconductor Surfaces (Vyshcha Shkola, 1984) (in Russian).
S.V. Litvinenko, D. Bielobrov, V. Lysenko, T. Nychyporuk, V.A. Skryshevsky. Might silicon surface be used for electronic tongue application? ACS Appl. Mater. Interfaces 6, 18440 (2014).
https://doi.org/10.1021/am5058162
S.V. Litvinenko, D. Bielobrov, V. Lysenko, V.A. Skryshevsky. Optical addressing electronic tongue based on low selective photovoltaic transducer with nanoporous silicon layer. Nanoscale Res. Lett. 11, 374 (2016).
https://doi.org/10.1186/s11671-016-1589-0
S. Litvinenko, L. Ilchenko, A. Kaminski, S. Kolenov, A. Laugier, E. Smirnov, V. Strikha, V. Skryshevsky. Investigation of the solar cell emitter quality by LBIC-like image techniques. Mat. Sci. Eng. B 71, 238 (2000).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
