نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• زهراسادات حسینی ¹
• عبدالله مرتضی علی ²

¹ پژوهشکده فوتونیک و فناوری های کوانتومی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، تهران، ایران.

² گروه ماده چگال، دانشکده فیزیک، دانشگاه الزهراء(س)، تهران، ایران.

چکیده

در این پژوهش، آشکارسازهای تابش فرابنفش با پاسخ‌ قابل کنترل بر پایه‌ی لایه نازک متشکل از نانومیله‌های نسبتاً عمود اکسید روی (ZnO) ساخته شدند. نانومیله‌های عمودی به روش حمام شیمیایی بر روی زیرلایه‌های شیشه دانه‌گذاری شده رشد داده شدند. سپس با استفاده از تکنیک‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فوتولومینسانس (PL) و پراش انرژی پرتو ایکس (EDAX) مشخصه‌یابی شدند. اثر تغییر محیط و مساحت الکترودهای شانه‌ای درهم تنیده بر پاسخ‌دهی و جریان تاریک آشکارساز تابش UV بر پایه‌ی نانومیله‌های ZnO بررسی شد. پاسخ‌دهی آشکارساز با کاهش محیط الکترود و ثابت نگه داشتن مساحت ناحیه فعال روند نزولی نشان داد. با ثابت نگه داشتن محیط الکترود در مقدار بیشینه دیده می‌شود که پاسخ‌ آشکارساز با افزایش گاف بین انگشت‌های الکترودها افزایش می‌یابد به طوریکه در فاصله گاف µm 160 به مقدار بیشینه‌اش به بزرگی AW-1 105 با اعمال ولتاژ بایاس V 2 می‌رسد. سازوکار حاکم بر تغییر پاسخ‌دهی با تغییر هندسه‌ی الکترودها بر اساس تغییر مساحت نواحی تهی حاصله از سدهای شاتکی بین طلا و اکسید‌روی و سدهایی که در مرز بین میله‌های ZnO به سبب جذب و واجذب گونه‌های اکسیژن شکل می‌گیرد، پیشنهاد می‌شود. این پژوهش روشی ساده برای بهینه‌سازی پاسخ‌دهی افزاره‌های آشکارسازی به منظور کاربردهای عملی ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

• آشکارساز تابش فرابنفش
• هندسه الکترود
• نانومیله‌های عمود‌
• اکسید روی
• الکترودهای شانه‌ای درهم‌تنیده

موضوعات

• ابزارهای مرتبط با علم و فناوری هسته‌ای

عنوان مقاله [English]

Investigation the effect of electrode geometry on the response of the UV photodetector based on ZnO nanorods

نویسندگان [English]

• Zahra Sadat Hosseini ¹
• Abdollah Mortezaali ²

¹ Photonics and Quantum Technologies Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI), Tehran, Iran.

² Department of Condensed Matter Physics, Faculty of Physics, Alzahra University, Tehran, Iran.

چکیده [English]

In this research, ultra violet (UV) photodetectors based on rather aligned ZnO nanorods thin film with controllable responsivity were fabricated. Aligned nanorods were grown on the seeded glass substrates by chemical bath method. Then, they were characterized using Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), photoluminescence (PL), and Energy Dispersive X-ray Analysis (EDAX). The effect of perimeter and area variation of interdigitated electrodes on the responsivity of UV ZnO nanorods-based photodetector was investigated. The responsivity shows a decreasing trend with decreasing electrode perimeter and keeping the area constant. By keeping the perimeter constant in the maximum value, it is observed that the response of the photodetector is increased with increasing the gap between the fingers of the electrode so that the gap of 160 µm reaches the maximum as high as 105 AW-1 at 2 V bias voltage. The dominant mechanism for change of the responsivity with electrode geometry is purposed on the basis of variation in the area of depletion regions resulting from Schottky barriers between ZnO and Au and the formed barriers between ZnO nanorods due to adsorption and desorption of oxygen species. This research demonstrates a simple way of optimizing the responsivity of photodetector devices for practical applications.

کلیدواژه‌ها [English]

• UV photodetector
• electrode geometry
• aligned nanorods
• Zinc Oxide
• interdigitated comb-like electrodes