Si/ZnO纳米棒PN异质结二极管的电特性研究gydF4y2Ba

摘要gydF4y2Ba

对p-硅(Si)和n-氧化锌(ZnO)纳米棒异质结二极管进行了电学表征。采用水化学生长(ACG)方法在p-硅衬底上生长ZnO纳米棒。SEM图像显示了高密度、垂直排列的六方ZnO纳米棒，平均高度约1.2gydF4y2BaμgydF4y2Bam.通过室温下电流电压(I-V)、电容电压(C-V)和电导电压(G-V)的测量，对n-ZnO纳米棒/p-Si异质结二极管进行了电学表征。该异质结具有良好的电特性，理想系数为2.7，整流系数为52，势垒高度为0.7 V。通过对能量带(EB)结构的研究，探讨了影响小整流系数的因素。为了研究非理想性，串联电阻和界面态密度分布(NgydF4y2Ba_SS.gydF4y2Ba)，通过I-V、C-V和G-V测量来提取。串联电阻分别为0.70、0.73和0.75 KΩ，密度分布界面态为8.38 × 10gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba到5.83 × 10gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba电动汽车gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}为0.01 eV ~ 0.55 eV。gydF4y2Ba

1.介绍gydF4y2Ba

氧化锌(ZnO)是一种具有大激子结合能(60 meV)和直接宽带禁带(3.37 eV)的环保型半导体。它具有高击穿电场、高电子饱和速度等优越的物理性能;辐射耐受性及热导率[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，使其能够制造高功率、高温的设备。作为一种透明导电氧化物，它有取代铟锡氧化物(ITO)的潜力。在近紫外(UV)波长下工作的短波长的光发射器和探测器可以由氧化锌制成。gydF4y2Ba

通过不同的生长或沉积方法以及带隙的剪裁，电子级块状、薄膜和纳米结构的ZnO可以在各种基片上轻松而廉价地生长[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］.ZnO的同性恋难以实现，因为在没有减少的情况下再现具有所需孔浓度的可重复的p型仍在研究中[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］.然而，ZnO的异质结是由各种半导体实现的，最常见的是Si、GaN和SiC，用于制造led、光电探测器、太阳能电池、生物传感器等[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］.gydF4y2Ba

对于ZnO异质结的实现，硅因其成本低、面积大而成为最具吸引力的选择。因此，通过不同的技术制备Si/ZnO异质结已经成为一个有趣的话题，并且已经报道了一些关于它们的表征和潜在应用的器件制备的研究[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］.gydF4y2Ba

在本工作中，我们报道了p-Si/n-ZnO纳米棒异质结二极管的生长、制备和表征结果。通过扫描电子显微镜(SEM)、光致发光(PL)、电流电压(I-V)和电容电压(C-V)测量，研究了其结构、光学和电学特性。电气参数，包括势垒高度(gydF4y2BaφgydF4y2Ba_BgydF4y2Ba)、理想因素(gydF4y2BangydF4y2Ba)、串联电阻(gydF4y2BaRgydF4y2Bas)、掺杂密度(NgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba)和界面态密度(NgydF4y2Ba_SS.gydF4y2Ba还报道了。gydF4y2Ba

2.材料和方法gydF4y2Ba

在(100)取向的p-Si衬底上生长了ZnO纳米棒gydF4y2Ba^16gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}电导率为1.38 Ω cm。在生长之前，基质用丙酮和甲醇超声清洗15分钟，然后用去离子水依次冲洗，以去除表面的污染和灰尘。gydF4y2Ba

采用著名的低温水化学生长(ACG)方法生长ZnO纳米棒[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba19gydF4y2Ba］.首先，用甲醇稀释乙酸锌脱水液制备种子层溶液。少量的种子溶液被旋涂在基材上。涂层步骤重复三次，然后样品在250°C的空气中加热20分钟，在基片上生成ZnO层。对于溶液的制备，分析试剂级六亚甲基四胺(HMT) (CgydF4y2Ba_6gydF4y2BaHgydF4y2Ba_12gydF4y2BaNgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)和硝酸锌(Zn(NOgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba) 26小时gydF4y2Ba_2gydF4y2BaO) 0.022-0.075 mM，无需进一步纯化。用等摩尔浓度的硝酸锌和六亚甲基四胺在室温下溶解在200ml去离子水中制备溶液。为了得到均匀的溶液，在60°C下用磁力搅拌30分钟，使其完全混合。然后将样品置于一定角度的溶液中，种子层朝下。溶液容器用铝箔密封，在96°C下加热4小时。生长后用去离子水清洗去除有机盐，用氮气吹干。gydF4y2Ba

为了制备异质结，在样品上旋转涂覆聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)绝缘层，以填充纳米棒之间的间隙。PMMA层防止了纳米棒之间的载波串扰。它还将沉积在纳米棒顶部的电触点与硅衬底隔离开来。然后，进行氧等离子体清洗，从纳米棒顶部去除多余的PPMA。在p-Si衬底的真空室中蒸发了约150 nm厚的铝(Al)欧姆接触。然后蒸发Al/Pt非合金圆形触点形成n-ZnO纳米棒的欧姆触点。Pt/Al触点厚度50/60 nm，直径0.58 mm，比接触电阻1.2 × 10gydF4y2Ba^{−5gydF4y2Ba}Ω厘米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}．ZnO纳米棒的生长和器件制作步骤如图所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

采用JEOLJSM-6301F扫描电子显微镜(SEM)研究了ZnO纳米棒的结构特征。电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)的测量是通过使用吉时利SCS-4200将样品放置在探头站上进行的。gydF4y2Ba

3.结果与讨论gydF4y2Ba

利用扫描电镜研究了ZnO纳米棒的形貌和尺寸分布。垂直排列、密集排列的六边形纳米棒，平均直径为180-300 nm，高度约为1.4gydF4y2BaμgydF4y2Bam被揭示如图所示gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．虽然纳米棒在衬底上不是完全对齐的，但它们有垂直于衬底生长的趋势，分布几乎是均匀的。将棒材的长度与直径进行分割，得到的标准纵横比(SAR)为4.66-7.77，这与水热生长ZnO纳米棒材的报道值一致[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba］.gydF4y2Ba

研究了Si/ZnO pn异质结在- 10 ~ +10 V电压范围内的电流-电压特性，如图所示gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba;插图显示了Si/ZnO异质结的原理图。gydF4y2Ba

这些特性显示了在通电电压为0.6 V时的非线性整流行为。电流整流系数(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{向前gydF4y2Ba}/gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_{反向gydF4y2Ba})在±5 V下测量得到52。理想因子(gydF4y2BangydF4y2Ba)及屏障高度(gydF4y2BaϕgydF4y2Ba_ΒgydF4y2Ba通过基于等式给出的热离子发射模型使用Shockley方程来提取）（gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba面积是(10.86 × 10gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)，gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_ogydF4y2Ba为饱和电流，gydF4y2BakgydF4y2Ba_BgydF4y2Ba是boltzmann的常量，gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba 理查森常数的值是32a /cm吗gydF4y2Ba^2gydF4y2BaKgydF4y2Ba^2gydF4y2Ban-ZnO。理查森常数是从gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba = 120 × mgydF4y2Ba/ mgydF4y2Ba_ogydF4y2Ba一个/厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2BaKgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,米gydF4y2Ba是Zno的有效质量，达到0.275米gydF4y2Ba_ogydF4y2Ba对于电子(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］.gydF4y2Ba

得到的理想因子和势垒高度分别为2.7和0.70 V。理想系数的高值归因于串联电阻和界面状态的存在。gydF4y2Ba

要研究Si / Zno异质结的电荷传输机制，电流电压的对数图（日志gydF4y2Ba我gydF4y2Ba日志gydF4y2BaVgydF4y2Ba)在正向偏压下进行了研究。gydF4y2Ba

对于异质结，LoggydF4y2Ba我gydF4y2Ba日志gydF4y2BaVgydF4y2Ba图具有三个区域，如图所示gydF4y2Ba4gydF4y2Ba．区域i为低正向电压(gydF4y2BaVgydF4y2Ba< 0.6 V)与线性(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba∼gydF4y2BaVgydF4y2Ba)表示欧姆电流传输机制的电流-电压关系。这意味着隧穿可能负责电荷的传输。电流的小是由于在低偏置下，从电极到半导体的载流子注入有限。gydF4y2Ba

区域-II用于适度正向电压（0.8V 我gydF4y2Ba∼gydF4y2BaegydF4y2Ba^KVgydF4y2Ba，其中K是一个常数，称为注入效率常数。的值越高gydF4y2BaKgydF4y2Ba指示较高的载劣注入[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］.对于异质结，值gydF4y2BaKgydF4y2Ba是1.02 VgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}通过在区域-II中拟合I-V曲线而获得。少价值gydF4y2BaKgydF4y2Ba表明由表面状态和陷阱引起的载体的热排放非常低[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］.这说明电荷传输涉及到复合隧穿机制，这种机制在宽带隙异质结中普遍存在。gydF4y2Ba

区域- iii是高结电压区域(3.4 V < V < 10 V)。在此区域，电流-电压特性服从幂律(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba∼gydF4y2BaVgydF4y2Ba^lgydF4y2Ba),gydF4y2BalgydF4y2Ba是一个常数，对于我们的二极管，值gydF4y2BalgydF4y2Ba是gydF4y2BalgydF4y2Ba1.5∼。的价值gydF4y2BalgydF4y2Ba小于2则认为电流属于陷阱电荷限制电流(TCLC)，该电流与结中陷阱电荷的分布有关。这种行为通常在自由载流子浓度低的材料中观察到[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］.gydF4y2Ba

capacitance-voltage (gydF4y2BaCgydF4y2Ba-gydF4y2BaVgydF4y2Ba)在室温下1 MHz频率下测量的特性如图所示gydF4y2Ba5gydF4y2Ba．通过绘制每结电容面积的平方反比(gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/gydF4y2BaCgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba）针对施加的反向电压（gydF4y2BaVgydF4y2Ba)、内建电位(gydF4y2BaVgydF4y2Ba_bigydF4y2Ba)、屏障高度(gydF4y2Ba )，gydF4y2Ba及掺杂浓度(gydF4y2BaNgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba)可以提取。内建电势是由的线性外推得到的gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/gydF4y2BaCgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba到电压轴(图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)．施加电压轴的截距产生0.8 V的内置电位。掺杂浓度为1.3×10gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba已经通过使用等式从曲线的线性段的斜率提取（gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba）gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BaεgydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}为ZnO的相对介电常数8.2。阻挡层高度为1.12 V，由下式得到:gydF4y2Ba 其中NgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba为传导带(CB)的有效态密度。它的价值是3.5 × 10gydF4y2Ba^18gydF4y2Ba/厘米gydF4y2Ba^3.gydF4y2Ba，由下式可得:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba米gydF4y2Ba_ngydF4y2Ba 我gydF4y2Ba给出电子的有效质量gydF4y2Ba ．gydF4y2Ba由。得到的势垒高度gydF4y2BaCgydF4y2Ba-gydF4y2BaVgydF4y2Ba测量值相对大于从势垒得到的势垒高度gydF4y2Ba我gydF4y2Ba-gydF4y2BaVgydF4y2Ba测量。这是由于阻挡层的不均匀性、像力和表面缺陷[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］.其次，接口陷阱有时不响应应用的AC信号，并且在较高频率下没有贡献电容[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba］.gydF4y2Ba

在高正向电压下gydF4y2Ba我gydF4y2Ba-gydF4y2BaVgydF4y2Ba由于串联电阻和界面状态的存在，器件的特性偏离了线性。电流电压(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba-gydF4y2BaVgydF4y2Ba)基于热离子发射(TE)的特性由下式给出:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BaRgydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}串联电阻对器件的性能起着至关重要的作用。我们采用chueng提出的方法提取串联电阻[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba,gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，由下式给出:gydF4y2Ba

的情节gydF4y2BadVgydF4y2Ba/gydF4y2BadgydF4y2Ba(lngydF4y2Ba我gydF4y2Ba）与电流如图所示gydF4y2Ba6gydF4y2Ba．对曲线进行线性拟合，由曲线的斜率得到串联电阻，由曲线的理想系数得到理想系数gydF4y2BaygydF4y2Ba-截距。所得串联电阻和理想因子的值分别为0.75kΩ和5.7。gydF4y2Ba

此外，还利用绘图函数提取了势垒高度和串联电阻gydF4y2BaHgydF4y2Ba（gydF4y2Ba我gydF4y2Ba)与由下列公式给出的电流比较:gydF4y2Ba

的情节gydF4y2BaHgydF4y2Ba（gydF4y2Ba我gydF4y2Ba）与电流如图所示gydF4y2Ba7gydF4y2Ba．据观察，gydF4y2BaHgydF4y2Ba（gydF4y2Ba我gydF4y2Ba）随着电流的增加，线性增加。从曲线的斜率获得的串联电阻的值为0.73kΩ，并且计算屏障高度gydF4y2BaygydF4y2Ba-截距，利用由方程(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba）被发现为0.70。从H（i）曲线图计算的串联电阻值接近从DV / D（LNI）与电流图中获得的值，这意味着Cheung方法的一致性。由电流 - 电压特性的直接方法（ΔV/ΔI）提取的串联电阻为0.77kΩ。gydF4y2Ba

提取的p-Si/n-ZnO异质结的电参数与文献进行了比较，如表所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba．我们的异质结通过不同的方法得到的串联电阻值为0.77 KΩ， 0.73 KΩ和0.75 KΩ。这些值偏高，但低于[报告的3.2 KΩ和2.69/2.70 KΩ的值。gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33.gydF4y2Ba),分别。屏障高度和理想因子与报道值一致。Si/ZnO异质结二极管的理想系数高是由于势垒不均匀、串联电阻和结处缺陷的存在。我们的结的掺杂浓度低于文献中报道的值。对于氧化锌，这种非故意的n型掺杂归因于氧空位作为类似供体的天然点缺陷。钕的小值可能是由于氧空位的数目较少。高串联电阻和低掺杂浓度是正向偏压下多数载流子注入和降低整流系数的限制因素。gydF4y2Ba


	卢比gydF4y2Ba(Ω)gydF4y2Ba	NgydF4y2Ba	FgydF4y2Ba_BgydF4y2Ba(eV)gydF4y2Ba	我gydF4y2Bao (1)gydF4y2Ba	NgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba（厘米gydF4y2Ba^{−3gydF4y2Ba}）gydF4y2Ba	如果/红外gydF4y2Ba

Ref。gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba	10gydF4y2Ba	0.696gydF4y2Ba	1×10gydF4y2Ba^{−6gydF4y2Ba}	- - - - - -gydF4y2Ba	22 @±3VgydF4y2Ba
Ref。gydF4y2Ba31.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	92.5gydF4y2Ba	2.16gydF4y2Ba	０．５９gydF4y2Ba	3.66×10gydF4y2Ba^{−8gydF4y2Ba}	- - - - - -gydF4y2Ba	±2vgydF4y2Ba
Ref。gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba	7.19gydF4y2Ba	0．7gydF4y2Ba	9×10gydF4y2Ba^{−10gydF4y2Ba}	- - - - - -gydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba
Ref。gydF4y2Ba32.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba	3．2gydF4y2Ba	0.74gydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba	4.02×10gydF4y2Ba^15gydF4y2Ba	840 @±5vgydF4y2Ba
Ref。gydF4y2Ba33.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba	2.38gydF4y2Ba	0.74gydF4y2Ba	1.1×10gydF4y2Ba^{−7gydF4y2Ba}	1.3×10gydF4y2Ba^16gydF4y2Ba	40 @±4vgydF4y2Ba
我们的工作gydF4y2Ba	0.77 KgydF4y2Ba	2.7gydF4y2Ba	0．7gydF4y2Ba	6×10gydF4y2Ba^{−8gydF4y2Ba}	1.3×10gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba	52 @±5vgydF4y2Ba
	Chueng方法gydF4y2Ba
	卢比gydF4y2Ba(Ω)gydF4y2Ba	NgydF4y2Ba	ΦgydF4y2Ba_BgydF4y2Ba(eV)gydF4y2Ba
	dVgydF4y2Ba/gydF4y2BadgydF4y2BalngydF4y2Ba我gydF4y2Ba	HgydF4y2Ba（gydF4y2Ba我gydF4y2Ba）gydF4y2Ba
Ref。gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	3.2 KgydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba	7.02gydF4y2Ba	- - - - - -gydF4y2Ba
Ref。gydF4y2Ba31.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	76.gydF4y2Ba	88gydF4y2Ba	4.95gydF4y2Ba	0.63gydF4y2Ba
Ref。gydF4y2Ba33.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	2.69 KgydF4y2Ba	2.706 KgydF4y2Ba	3.69gydF4y2Ba	0.85gydF4y2Ba
我们的工作gydF4y2Ba	0.75 KgydF4y2Ba	0.73 KgydF4y2Ba	5．7gydF4y2Ba	0．7gydF4y2Ba

较小的整流系数和通断电压有时归因于Si和ZnO的导带(CB)偏移值较小[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35.gydF4y2Ba］.因此，对能量带图进行了研究。根据Anderson规则制作了Si/ZnO异质结的能带图。接触前隔离区域EB结构如图所示gydF4y2Ba8（a）gydF4y2Ba表明p-Si和n-ZnO形成ii型交错间隙异质结。由于电子亲和度和能带隙的不同，导带和价带都产生了带偏移。gydF4y2Ba

(一)gydF4y2Ba

(b)gydF4y2Ba

(c)gydF4y2Ba

（d）gydF4y2Ba

平衡时的EB图如图所示gydF4y2Ba8（b）gydF4y2Ba．CB偏移(ΔEgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba)，采用ΔE给出的Anderson规则得到0.15 eVgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba=问gydF4y2BaχgydF4y2Ba_{氧化锌gydF4y2Ba}qgydF4y2BaχgydF4y2Ba_SI.gydF4y2Ba，其中ZnO (qgydF4y2BaχgydF4y2Ba_{氧化锌gydF4y2Ba})和Si (qgydF4y2BaχgydF4y2Ba_SI.gydF4y2Ba)分别为4.2 eV和4.05 eV [gydF4y2Ba36.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba37.gydF4y2Ba］.由于数值较小(0.15 eV)，可能存在从Si的导带到ZnO的导带的电子流动。但在价带中，价带值偏大(ΔEgydF4y2Ba_VgydF4y2Ba)防止空穴从ZnO移动到Si，其中ΔEgydF4y2Ba_VgydF4y2Ba=(问gydF4y2BaχgydF4y2Ba_{氧化锌gydF4y2Ba}+如gydF4y2Ba_{氧化锌gydF4y2Ba}) -(问gydF4y2BaχgydF4y2Ba_SI.gydF4y2Ba+如gydF4y2Ba_SI.gydF4y2Ba) =ΔEgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba+ΔEgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba= 2.4 eV。在这里，ZnO (EggydF4y2Ba_{氧化锌gydF4y2Ba})和Si(例如gydF4y2Ba_SI.gydF4y2Ba）分别是3.37eV和1.12eV [gydF4y2Ba38.gydF4y2Ba］.ZnO的费米能级位置由公式(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba),其中NgydF4y2Ba_dgydF4y2Ba施主浓度是从A中获得的吗gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/ CgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba与V图:gydF4y2Ba

当p-Si中的载流子浓度高于ZnO时，耗尽区主要在ZnO中扩展。因此，异质结中的电流输运主要是由电子从n-ZnO流向p-Si [gydF4y2Ba39.gydF4y2Ba］.因此，当异质结正向偏置时，由于结势垒的降低，如图所示的能带图所示，会有电子从ZnO流向SigydF4y2Ba8 (c)gydF4y2Ba．由于电子在p-Si中的注入和复合，电流随着正向偏压的增加而增加。然而，由于串联电阻，二极管电流在较高的正向偏压下趋于恒定。如图所示，由于结势垒的增加，反向电流的标称增加将随着反向电压的增加而发生gydF4y2Ba8 (d)gydF4y2Ba反向偏压。gydF4y2Ba

界面质量和界面态密度在半导体器件中起着至关重要的作用。由于界面状态的存在，一些器件参数如势垒高度、理想因子和整流因子受到影响[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］.这些薄绝缘界面层中的重组有时是异质结中的主损失机制，尤其是异质结太阳能电池。gydF4y2Ba

这些接口状态的起源恰恰不知道;然而，由于延长的空气暴露，制造过程中的化学反应，并且在界面处的不完全共价键，它们是故意引入的界面上的界面引入。gydF4y2Ba41.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42.gydF4y2Ba］.这种缺陷产生了大量的界面态分布在能量中，并引起泄漏电流。gydF4y2Ba

界面状态的密度（gydF4y2BaNgydF4y2Ba_SS.gydF4y2Ba）可以用来提取gydF4y2Ba我gydF4y2Ba-gydF4y2BaVgydF4y2Ba和gydF4y2BaCgydF4y2Ba-gydF4y2BaVgydF4y2Ba使用下列公式的测量值[gydF4y2Ba43.gydF4y2Ba]：gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BaεgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba和gydF4y2BaεgydF4y2Ba_{年代gydF4y2Ba}对于SiO，绝缘体(氧化物)和半导体的介电常数是否为3.9和8.2gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分别和氧化锌。这里的值gydF4y2Baε我gydF4y2Ba/gydF4y2BaδgydF4y2Ba和gydF4y2BangydF4y2Ba(V)用下列公式提取:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2BangydF4y2Ba（gydF4y2Ba ）gydF4y2Ba为电压相关理想系数，gydF4y2BaδgydF4y2Ba是氧化物层的厚度，和gydF4y2Ba为其电容，由下式可得:gydF4y2Ba

通过下式可得导带以下界面态的能量分布:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba为有效阻挡层高度，由式(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

导带以下的界面状态分布如图所示gydF4y2Ba9gydF4y2Ba．界面态密度在导带边缘(gydF4y2BaEgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba)，并随能量接近能隙中心而单调减小。界面态密度由8.38 × 10降低gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba到5.83 × 10gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba电动汽车gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}Ec−0.01至gydF4y2BaEgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba-0.55 ev下面gydF4y2BaEgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

界面态密度分布(gydF4y2BaNgydF4y2BaSs)传导带以下(gydF4y2BaEgydF4y2Bac）与表中所示的文献进行比较gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．与报道值相比，我们异质结的提取密度有一个适中的范围。由于界面态在电子器件中起着至关重要的作用，因此必须降低界面态，以减少复合，提高结的性能。gydF4y2Ba


	EgydF4y2Bac -gydF4y2BaEgydF4y2Ba年代(eV)gydF4y2Ba	NgydF4y2BaSS（EV.gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}）gydF4y2Ba

以前的工作(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	0.08 - -0.59gydF4y2Ba	5.20×10gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba-7.98×10gydF4y2Ba^10gydF4y2Ba
以前的工作(gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	0.12 - -1.0gydF4y2Ba	1.90×10gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba-1.15×10gydF4y2Ba^8gydF4y2Ba
以前的工作(gydF4y2Ba28gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	0.10 - -0.63gydF4y2Ba	3.18×10gydF4y2Ba^13gydF4y2Ba-4.59×10gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba
以前的工作(gydF4y2Ba44.gydF4y2Ba］gydF4y2Ba	0.018 - -0.60gydF4y2Ba	3.00×10gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba-1.12×10gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba
我们的工作gydF4y2Ba	0.01 - -0.55gydF4y2Ba	8.38×10gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba-5.83×10gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba

4.结论gydF4y2Ba

对p-Si/n-ZnO纳米棒异质结二极管进行了电学表征。提取了势垒高度、理想因子、整流因子和内建电势的值。对于异质结，低的整流系数归因于小的CB偏移量;因此，研究了异质结的能带图，并观察到一个较小的(0.15 eV) CB偏移值。串联电阻和界面状态归因于理想因子的高值;因此，提取了串联电阻和界面态密度。用不同方法提取的串联电阻分别为0.75、0.73和0.77 KΩ。通过I-V和C-V，界面态密度为8.38 × 10gydF4y2Ba^12gydF4y2Ba-5.83×10gydF4y2Ba^11gydF4y2Ba电动汽车gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}厘米gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}从gydF4y2BaEgydF4y2BaC−0.01 togydF4y2BaEgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba−0.55 eV以下gydF4y2BaEgydF4y2Ba_CgydF4y2Ba获得了。界面状态的值必须保持低，以减少表面重组和隧道。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

用于支持本研究发现的数据可由通讯作者要求提供。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者声明不存在利益冲突。gydF4y2Ba

致谢gydF4y2Ba

作者感谢苏丹卡布斯阿曼IT主席办公室和NED工程技术大学电子设计中心的支持和设施。gydF4y2Ba

参考文献gydF4y2Ba

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