Published November 2, 2021
| Version v1
Publication
Open
Enhanced photodetection performance of sputtered cupric oxide thin film through annealing process
Description
This study demonstrates an improvement in the photodetection response of a Cupric Oxide (CuO) thin film through the annealing process. The CuO thin film was deposited on silicon substrate using DC magnetron sputtering system. Annealing of the as-deposited film was carried out in a muffle furnace at 400 and 500 °C for two hours. X-ray diffraction patterns revealed the formation of a single phase CuO film whose crystallinity was improved with increase of the annealing temperature. The field emission scanning electron microscopy indicated a compact and fine granular structure of the as-deposited film whereas the segregation and agglomeration of grains was observed after the film's annealing. The photodetection performance of CuO film with Al contacts was investigated under the exposure of visible light. The current–voltage graphs of as-deposited and annealed films displayed Schottky contact between the metal and semiconductor, owing to a lower work function of Al than that of the CuO. The photo-to-dark current ratio of the device was significantly enhanced after the film's annealing. The increase in photocurrent became more pronounced upon increasing the light intensity from 58 to 511 µW/cm2. The maximum current gain and sensitivity values were found to be 66 and 6500% respectively at 10 V bias for the film annealed at 500 °C. The rise and fall time of the Al/CuO/Al photodetector was decreased after the film's annealing.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
توضح هذه الدراسة تحسنًا في استجابة الكشف الضوئي لغشاء رقيق من أكسيد النحاس (CuO) من خلال عملية التلدين. ترسب الغشاء الرقيق CuO على ركيزة السيليكون باستخدام نظام الرش المغنطروني DC. تم إجراء التلدين للفيلم المودع في فرن دثر عند 400 و 500 درجة مئوية لمدة ساعتين. كشفت أنماط حيود الأشعة السينية عن تكوين فيلم CuO أحادي الطور تم تحسين بلورته مع زيادة درجة حرارة التلدين. أشار المجهر الإلكتروني لمسح الانبعاثات الميدانية إلى بنية حبيبية مدمجة ودقيقة للفيلم المودع في حين لوحظ فصل وتكتل الحبوب بعد صلب الفيلم. تم التحقيق في أداء الكشف الضوئي لفيلم CuO مع ملامسات Al تحت تعرض الضوء المرئي. أظهرت الرسوم البيانية للجهد الحالي للأفلام المودعة والملدنة تلامس شوتكي بين المعدن وأشباه الموصلات، نظرًا لوظيفة العمل المنخفضة لـ Al مقارنة بوظيفة CuO. تم تحسين نسبة تيار الصورة إلى الظلام للجهاز بشكل كبير بعد تصلب الفيلم. أصبحت الزيادة في التدفق الضوئي أكثر وضوحًا عند زيادة شدة الضوء من 58 إلى 511 ميكرو واط/سم 2. تم العثور على الحد الأقصى لقيم الكسب والحساسية الحالية 66 و 6500 ٪ على التوالي عند انحياز 10 فولت للفيلم الملدن عند 500 درجة مئوية. تم تقليل وقت صعود وهبوط الكاشف الضوئي Al/CuO/Al بعد صلب الفيلم.Translated Description (French)
Cette étude démontre une amélioration de la réponse de photodétection d'un film mince d'oxyde cuivrique (CuO) à travers le processus de recuit. Le film mince de CuO a été déposé sur un substrat de silicium à l'aide d'un système de pulvérisation magnétron à courant continu. Le recuit du film tel que déposé a été effectué dans un four à moufle à 400 et 500 °C pendant deux heures. Les diagrammes de diffraction des rayons X ont révélé la formation d'un film de CuO monophasé dont la cristallinité était améliorée avec l'augmentation de la température de recuit. La microscopie électronique à balayage par émission de champ a indiqué une structure granulaire compacte et fine du film tel que déposé alors que la ségrégation et l'agglomération des grains ont été observées après le recuit du film. La performance de photodétection du film CuO avec des contacts Al a été étudiée sous exposition à la lumière visible. Les graphiques courant-tension des films tels que déposés et recuits affichaient un contact Schottky entre le métal et le semi-conducteur, en raison d'une fonction de travail de Al inférieure à celle du CuO. Le rapport photo-courant foncé de l'appareil a été considérablement amélioré après le recuit du film. L'augmentation du photocourant est devenue plus prononcée lors de l'augmentation de l'intensité lumineuse de 58 à 511 µW/cm2. Les valeurs maximales de gain en courant et de sensibilité se sont avérées être de 66 et 6500% respectivement à 10 V de polarisation pour le film recuit à 500 °C. Le temps de montée et de descente du photodétecteur Al/CuO/Al a été diminué après le recuit du film.Translated Description (Spanish)
Este estudio demuestra una mejora en la respuesta de fotodetección de una película delgada de óxido cúprico (CuO) a través del proceso de recocido. La película delgada de CuO se depositó sobre el sustrato de silicio utilizando un sistema de pulverización catódica de magnetrón de CC. El recocido de la película tal como se depositó se llevó a cabo en un horno de mufla a 400 y 500 °C durante dos horas. Los patrones de difracción de rayos X revelaron la formación de una película de CuO monofásica cuya cristalinidad mejoró con el aumento de la temperatura de recocido. La microscopía electrónica de barrido por emisión de campo indicó una estructura granular compacta y fina de la película tal como se depositó, mientras que se observó la segregación y aglomeración de granos después del recocido de la película. El rendimiento de fotodetección de la película de CuO con contactos de Al se investigó bajo la exposición de luz visible. Los gráficos de corriente-voltaje de las películas tal como se depositaron y recocidas mostraron un contacto Schottky entre el metal y el semiconductor, debido a una función de trabajo menor de Al que la del CuO. La relación de corriente foto-oscura del dispositivo se mejoró significativamente después del recocido de la película. El aumento de la fotocorriente se hizo más pronunciado al aumentar la intensidad de la luz de 58 a 511 µW/cm2. Se encontró que los valores máximos de ganancia de corriente y sensibilidad eran 66 y 6500% respectivamente a un sesgo de 10 V para la película recocida a 500 °C. El tiempo de subida y bajada del fotodetector de Al/CuO/Al se redujo después del recocido de la película.Files
latest.pdf.pdf
Files
(846.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b61b8a6179dc9bf34e19698350529ba5
|
846.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين أداء الكشف الضوئي للغشاء الرقيق لأكسيد النحاس المبعثر من خلال عملية التلدين
- Translated title (French)
- Amélioration des performances de photodétection du film mince d'oxyde cuivrique pulvérisé par le processus de recuit
- Translated title (Spanish)
- Rendimiento de fotodetección mejorado de película delgada de óxido cúprico pulverizada a través del proceso de recocido
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4226054481
- DOI
- 10.1007/s11082-021-03342-8
References
- https://openalex.org/W1938785117
- https://openalex.org/W1975115595
- https://openalex.org/W1977188684
- https://openalex.org/W1984058823
- https://openalex.org/W2005404555
- https://openalex.org/W2021814123
- https://openalex.org/W2026486441
- https://openalex.org/W2034315339
- https://openalex.org/W2042638609
- https://openalex.org/W2062997746
- https://openalex.org/W2068739241
- https://openalex.org/W2069618075
- https://openalex.org/W2072519697
- https://openalex.org/W2078764249
- https://openalex.org/W2080959571
- https://openalex.org/W2081399465
- https://openalex.org/W2091609062
- https://openalex.org/W2095179513
- https://openalex.org/W2096329902
- https://openalex.org/W2097647908
- https://openalex.org/W2140839931
- https://openalex.org/W2143702183
- https://openalex.org/W2155056837
- https://openalex.org/W2291225981
- https://openalex.org/W2294188858
- https://openalex.org/W2316486711
- https://openalex.org/W2479640292
- https://openalex.org/W2511324322
- https://openalex.org/W2515055065
- https://openalex.org/W2557092610
- https://openalex.org/W2563412792
- https://openalex.org/W2775071686
- https://openalex.org/W2793200448
- https://openalex.org/W2811209243
- https://openalex.org/W2887325982
- https://openalex.org/W2938309561
- https://openalex.org/W2939942787
- https://openalex.org/W2943944540
- https://openalex.org/W2945083811
- https://openalex.org/W2984969935
- https://openalex.org/W3024542656
- https://openalex.org/W3034087617
- https://openalex.org/W3041590908
- https://openalex.org/W3047597946
- https://openalex.org/W3047690185
- https://openalex.org/W3113406358