تأثیر ضخامت بر خواص اپتوالکترونیکی آشکارسازهای نوری لایه نازک MoO3

طالبی, سمانه

doi:10.22128/ijcm.2026.3273.1030

تأثیر ضخامت بر خواص اپتوالکترونیکی آشکارسازهای نوری لایه نازک MoO3

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

سمانه طالبی

استادیار، دانشکده فیزیک، دانشگاه بیرجند

10.22128/ijcm.2026.3273.1030

چکیده

در این تحقیق ساختار ناهمگون n-MoO3/p-Si به منظور آشکارساز نوری فروسرخ به روش اکسایش حرارتی تهیه شد. ابتدا لایه‌های نازک فلز مولیبدن (Mo) با ضخامت‌های مختلف (250nm و 150 ) از طریق کندوپاش مگنترون DC روی زیرلایه Si نوع p ایجاد شدند. سپس لایه‌های نازک MoO3 با استفاده از روش اکسیداسیون حرارتی با شارگاز اکسیژن sccm80 سنتز شدند. آنالیز XRD تشکیل ساختار ارتورومبیک α-MoO₃ را در تمامی لایه‌های سنتز‌شده تأیید می‌کند که با نتایج طیف‌سنجی رامان نیز هم‌خوانی دارد. تصاویر FESEM نشان داد که سطح لایه‌ها از ورقه‌های مسطح تشکیل شده است .گاف نواری نمونه‌ها با افزایش ضخامت از 54/3 به eV 13/3 کاهش یافته است. مشخصه چگالی جریان-ولتاژ (J-V) نشان‌دهنده رفتار یکسوکنندگی نمونه‌های تهیه‌شده در شرایط تاریکی است. عملکرد فوتودیود با افزایش ضخامت بهبود پیدا کرده است که می‌تواند ناشی از افزایش بلورینگی، به حداقل رسیدن تله اندازی حامل‌ در مرزدانه‌ها و بهبود رسانایی باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of thickness on the optoelectronic properties of MoO3 thin film photodetectors‎

نویسنده [English]

Samaneh Talebi

Assistant Professor, Faculty of Physics, University of Birjand

چکیده [English]

In this study, the heterostructure n-MoO3/p-Si was prepared for an infrared photodetector by thermal oxidation. First, thin films of molybdenum (Mo) metal with different thicknesses (150 and 250 nm) were deposited on p-type Si substrate by DC magnetron sputtering. Then, MoO3 thin films were synthesized using the thermal oxidation method with 80 sccm oxygen gas flow. XRD analysis confirms the formation of orthorhombic α-MoO₃ structure in all synthesized films, which is also consistent with the Raman spectroscopy results. FESEM images showed that the surface of the films consisted of flat flakes. The band gap of the samples decreased from 3.54 to 3.13 eV with increasing thickness. The current density-voltage (J-V) characteristic indicates the rectifying behavior of the prepared samples in dark conditions. The photodiode performance improved with increasing thickness, which could be due to increased crystallinity, minimized carrier trapping at grain boundaries, and improved conductivity.

کلیدواژه‌ها [English]