نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

ساخت و مشخصه یابی لایه های امتزاجی MgxZn1-xO و بکارگیری آنها در دیودهای نورتاب هیبریدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه حکیم سبزواری
2 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
چکیده
یکی از ویژگی‌های منحصر بفرد نیم‌رساناها، قابلیت امتزاج کردن آنها با یکدیگر است، بدین صورت که می-توان ویژگی های مشترکی از دو ماده اولیه در با امتزاج کردن آنها بدست آورد. در این پژوهش لایه‌های نازک MgxZn1-xO (x=0-0.9) با امتزاج دو عنصر روی (Zn) و منیزیم (Mg) به روش اسپری پایرولیز ساخته شد. نتایج طیف نوری بدست آمده نشان داد که با افزایش مقدار Mg در ساختار، شکاف انرژی از مقادیر کوک ZnO به مقادیر بزگتر MgO پیش می‌رود. نتایج مستخرج از الگوی پراش اشعه ایکس نشان داد که Mg وارد ساختار شبکه ZnO می شود. همچنین تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی مشخص کرد که با افزایش Mg در لایه ZnO، دانه‌های رشد یافته روی سطح دارای ساختار ریزتری می‌شوند. به منظور مقایسه رفتار اپتوالکترونیکی این لایه‌ها و تاثیر امتزاج Mg در ساختار اولیه ZnO، دیودهای نورتاب هیبریدی ساخته شد که بیشترین کارآیی و بازده مربوط به دیود ساخته شده با 5/0=x بود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  J.-M. Kim, X. Zhang, J.-G. Zhang, A. Manthiram, Y.S. Meng, W. Xu, A review on the stability and surface modification of layered transition-metal oxide cathodes, Materials Today, 46 (2021) 155-182.
[2] M.J. Herzog, D. Esken, J. Janek, Improved cycling performance of high‐nickel NMC by dry powder coating with nanostructured fumed Al2O3, TiO2, and ZrO2: a comparison, Batteries & Supercaps, 4 (2021) 1003-1017.
[3] H. Alehdaghi, M. Zirak, Facile preparation of various ZnO nanostructures via ultrasonic mist vapor deposition: a systematic investigation about the effects of growth parameters, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 30 (2019) 2706-2715.
[4]  H. Alehdaghi, M. Kazemi, M. Zirak, Facile preparation of ZnO nanostructured thin films via oblique angle ultrasonic mist vapor deposition (OA-UMVD): A systematic investigation, Applied Physics A, 126 (2020) 103.
[5] M.A. Haque, A.D. Sheikh, X. Guan, T. Wu, Metal oxides as efficient charge transporters in perovskite solar cells, Advanced Energy Materials, 7 (2017) 1602803.
[6] H. Alehdaghi, M. Marandi, A. Irajizad, N. Taghavinia, J. Jang, H. Zare, Investigating the different conditions on solution processed MoOx thin film in long lifetime fluorescent polymer light emitting diodes, Materials Chemistry and Physics, 204 (2018) 262-268.
      [7] H. Yoo, I.S. Lee, S. Jung, S.M. Rho, B.H. Kang, H.J. Kim, A review of phototransistors using metal oxide semiconductors: Research progress and future directions, Advanced Materials, 33 (2021) 2006091.
[8] K.G. Krishna, S. Parne, N. Pothukanuri, V. Kathirvelu, S. Gandi, D. Joshi, Nanostructured metal oxide semiconductor-based gas sensors: A comprehensive review, Sensors and Actuators A: Physical, 341 (2022) 113578.
[9] S. Zhong, Y. Xi, S. Wu, Q. Liu, L. Zhao, S. Bai, Hybrid cocatalysts in semiconductor-based photocatalysis and photoelectrocatalysis, Journal of materials chemistry A, 8 (2020) 14863-14894.
[10] Y. Chen, X. Feng, Y. Liu, X. Guan, C. Burda, L. Guo, Metal oxide-based tandem cells for self-biased photoelectrochemical water splitting, ACS Energy Letters, 5 (2020) 844-866.
[11]  R. Gusain, K. Gupta, P. Joshi, O.P. Khatri, Adsorptive removal and photocatalytic degradation of organic pollutants using metal oxides and their composites: A comprehensive review, Advances in colloid and interface science, 272 (2019) 102009.
[12] M. Stachowicz, J. Sajkowski, M. Pietrzyk, D.N. Faye, S. Magalhaes, E. Alves, A. Reszka, A. Pieniążek, A. Kozanecki, Investigation of interdiffusion in thin films of ZnO/ZnCdO grown by molecular beam epitaxy, Thin Solid Films, 781 (2023) 140003.
 [13]  W. Wu, W. Liu, Q. Han, Y. Gao, D. Kong, Q. Yang, Composition effects on exciton recombination dynamics of blue-emitting alloyed Cd 1− x Zn x S/ZnS quantum dots, Journal of Materials Chemistry C, 11 (2023) 1854-1862.
 [14] G. Lavanya, T. Suvarna, C. Vardhani, Structural and Optical Properties of (MgZnO/rGO) Nanocomposites, Journal of Chemistry Letters, 4 (2023) 136-147.
[15] B.-H. Kim, J.-W. Kang, Electroluminescent MgZnO/ZnO Heterojunction Diode, Applied Science and Convergence Technology, 32 (2023) 151-154.
[16] S. Chen, J.R. Manders, S.-W. Tsang, F. So, Metal oxides for interface engineering in polymer solar cells, Journal of Materials Chemistry, 22 (2012) 24202-24212.
[17] S.M. Pozov, A. Ioakeimidis, I.T. Papadas, C. Sun, A.Z. Chrusou, D.D. Bradley, S.A. Choulis, Bottom Contact Metal Oxide Interface Modification Improving the Efficiency of Organic Light Emitting Diodes, Materials, 13 (2020) 5082.
[18]  Q. Peng, A.U. Mane, J.W. Elam, Nanometer-Thick Mg x Zn (1–x) O Ternary Films for Photovoltaics, ACS Applied Nano Materials, 3 (2020) 7732-7742.
[19]  H. Alehdaghi, M. Marandi, A. Irajizad, N. Taghavinia, Influence of cathode roughness on the performance of F8BT based organic–inorganic light emitting diodes, Organic Electronics, 16 (2015) 87-94.
[20]  A. Kaushal, D. Kaur, Effect of Mg content on structural, electrical and optical properties of Zn1− xMgxO nanocomposite thin films, Solar energy materials and solar cells, 93 (2009) 193-198.
[21] M. Sahal, B. Marí, M. Mollar, F. Manjón, Zn1‐xMgxO thin films deposited by spray pyrolysis, physica status solidi c, 7 (2010) 2306-2310.
[22] N. Chen, C. Sui, Recent progress in research on MgxZn1–xO alloys, Materials Science and Engineering: B, 126 (2006) 16-21.
[23] J. Bian, Y. Luo, J. Sun, H. Liang, W. Liu, L. Hu, Synthesis and temperature dependent photoluminescence of Zn 1− x Mg x O films grown by ultrasonic spray pyrolysis, Journal of materials science, 42 (2007) 8461-8464.
[24] X. Zhang, X.M. Li, T.L. Chen, J.M. Bian, C.Y. Zhang, Structural and optical properties of Zn1-xMgxO thin films deposited by ultrasonic spray pyrolysis, Thin Solid Films, 492 (2005) 248-252.
[25] H. Bolink, H. Brine, E. Coronado, M. Sessolo, Hybrid organic-inorganic light emitting diodes: effect of the metal oxide, Journal of Materials Chemistry, 20 (2010) 4047-4049.