Metal Kompleks Ara Katmanlı Schottky Diyotun Elektriksel ve Optik Parametrelerin Belirlenmesi

Yıl 2024, Cilt: 2 Sayı: 1, 16 - 24, 30.06.2024

Fatma Zehra Bayat , Mustafa Şeker , Hülya Doğan

Öz

Bu çalışmada Rutenyum(II) metal kompleks p tipi silisyum (Si) üzerine spin kaplayıcı (spin coater) yöntemi ile ara katman olarak biriktirildi. On yedi (17) Al/Ru(II)kompleks/p-Si/Al noktası aynı şartlar altında üretildi ve bunların akım-voltaj (I–V) özellikleri oda sıcaklığında, hem karanlıkta hem de 100mW/cm2 aydınlatma altında alındı. Tüm diyotların doğrultucu davranış sergilediği görüldü. Her noktanın idealite faktörü (n), bariyer yüksekliği (Φb), doğrultma oranı (RR) ve seri direnci (Rs), termiyonik emisyon (TE) teorisi ve modifiye edilmiş Norde fonksiyonuna göre belirlendi. Karanlıkta, n ve Φb değerleri 17 diyot için sırasıyla 1,238- 2,932 ve 0,643-0,874 eV aralığında bulunmuştur. Ayrıca Al/Ru(II)kompleks/p-Si/Al diyotlarından birisinin (R12 kodlu) oda sıcaklığındaki fotovoltaik ve fotodiyot özelliklerine karanlıkta ve 100 mW/cm2 ışık yoğunluğunda uygulanan farklı ışık şiddetleri altında ve elektriksel karakterizasyon için karanlık ortamda kapasitans-gerilim (C-V) ölçümlerinden Φb, difüzyon potansiyeli (Vd) ve taşıyıcı konsantrasyonu (Na) hesaplanmıştır. Fotovoltaik parametrelerden açık devre voltajı (Voc), kısa devre akımı (Isc), dolum faktörü (FF) ve deneysel verimlilik (η) hesaplandı R12 kodlu diyotun ve sırasıyla 339x10-3 V ve 13,1x10-6A, % 62,9 ve %0,514 olarak bulunmuştur. Fotodiyot parametrelerinden foto duyarlılık ( R) ve spesifik detektivite (D*) değerleri de hesaplanmış ve bu deneysel bulgulardan, Ru(II) metal kompleks ince film tabanlı yapıların optoelektronik cihazların gelişiminde kullanılabileceği söylenebilir.

Anahtar Kelimeler

Schottky Diyot, Metal Kompleks, Fotovoltaik, Fotodiyot

Kaynakça

• [1] J.K. Nagle, J.S. Bernstein, R.C. Young, T.J. Meyer, Charge– transfer excited states as molecular photodiodes, Inorg. Chem. 20 (1981) 1760–1764.
• [2] A.E. Ceniceros–Gomez, A. Ramos–Organillo, J. Hernandez– Dıaz, J. Nieto— Martınez, R. Contreras, S.E. Castillo–Blum, NMR study of the coordinating behavior of 2,6– bis(benzimidazol–2–yl)pyridine, Heteroat. Chem. 11 (2000) 392–398.
• [3] A. Tataroglu, O. Dayan, N. Ozdemir, Z. Serbetci, A.A. Al– Ghamdie, A. Dere, F. El–Tantawy, F. Yakuphanoglu, Single crystal ruthenium (II) complex dye based photodiode, Dyes Pigm. 132 (2016) 64–71.
• [4] A.O. Adeloye, P.A. Ajibade, Towards the development of functionalized polypyridine ligands for Ru(II) complexes as photosensitizers in dye–sensitized solar cells (DSSCs), Molecules 19 (2014) 12421–12460
• [5]. J.J. Concepcion, J.W. Jurss, M.K. Brennaman, P.G. Hoertz, A.O.T. Patrocinio, N.Y. Murakami Iha, J.L. Templeton, T.J. Meyer, Acc. Chem. Res. 42 (2009) 1954–1965.
• [6]. P.D. Beer, J. Cadman, Coord. Chem. Rev. 205 (2000) 131– 155.
• [7]. R. Argazzi, N.Y. Murakami Iha, H. Zabri, F. Odobel, C.A. Bignozzi, Coord. Chem. Rev. 248 (2004) 1299–1316.
• [8]. M. Kapilashrami, Y. Zhang, Y.-S. Liu, A. Hagfeldt, J. Guo, Chem. Rev. 114 (2014) 9662–9707.
• [9]. A. Fakharuddin, R. Jose, T.M. Brown, F. Fabregat-Santiago, J. Bisquert, Energy Environ. Sci. 7 (2014) 3952–3981.
• [10]. B. O’Regan, M. Gratzel, Nature 353 (1991) 737.
• [11]. R.Koeppe, N.S.Sariciftci, P.A.Troshin, R.N.L.Yubovskaya, Applied Physics Letters 87 (2005) 244102.
• [12]. F.Yakuphanoğlu, Solar Energy Materials&SolarCells 91 (2007) 1182.
• [13] Dayan, Osman, et al. "Dye sensitized solar cell-based optoelectronic device using novel [Ru (L1)(L2)(NCS) 2] complex." Journal of Molecular Structure 1238 (2021): 130464.
• [14]. Y.S. Ocak, M. A. Ebeoglu, G.Topal, T.Kılıcoglu, Physica B 405 (2010) 2329-2333.
• [15]. A. Tataroglu, O. Dayan, N. Ozdemir, Z. Serbetci, Ahmed A. Al-Ghamdi, A. Dere, Farid ElTantawy, F. Yakuphanoglu, Dyes and Pigments 132 (201
• [16]. I.H. Campbell, S. Rubin, T.A. Zawodzinski, J.D.Kress, R.L. Martin, D. L. Smith, Phys. Rev. B 54 (1996) 14321.
• [17]. Ö. Vural, N.Yıldırım, S.Altındal, A.Türüt, Synth. Met 157 (2007) 679.
• [18]. M. Soylu, Mater. Sci. Semicond. Process. 14 (2011) 212.
• [19]. Ö. Güllü, Ö. Barıs, M. Biber, A.Türüt, Appl. Surf. Sci. 254 (2008) 3039.
• [20]. A.B.P. Lever, M.R. Hempstead, C.C. Leznoff, W. Lin, M. Melnik, W. A. Nevin, P. Seymour, Pure Appl. Chem. 58 (1986) 1467.
• [21]. J. Simon, J.J. Andre, Molecular Semiconductors, Springer, Berlin, 1985.
• [22]. Y. Sadaoka, T.A. Jones, W.Gopel, Sensors Actuators B 1 (1990) 148.
• [23]. P.F. Baude, D.A. Ender, M.A. Haase, Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 3964.
• [24]. Ö. Güllü, Ş. Aydoğan, A.Türüt, Microelectron. Eng. 85 (2008) 1647.
• [25]. C. Temirci, M. Çakar, Physica B 348 (2004) 454.
• [26]. C. Özaydın, K. Akkılıç, S. İlhan, Ş. Ruzgar, Ö. Güllü, H. Temel, Materials Science in Semiconductor Processing 16 (2013) 1125–1130
• [27]. E. H. Rhoderick, R. H. Williams, Metal-Semiconductor Contacts, 2nd ed. Clarendon, Oxford, 1988
• [28] Bohlin, K. E. (1986). Generalized Norde plot including determination of the ideality factor. Journal of Applied Physics, 60(3), 1223-1224.
• [29]. B. Sahin, H. Cetin, E. Ayyıldız, Solid State Commun 135(2005) 490-495. [38]. S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices,(2nded) Wileyand NY,1981.
• [30]. S.M. Sze, Physics of Semiconductor Devices,(2nded) Wileyand NY,1981
• [31]. J.P.P.R. Barry, J. Genoe, P. Heremans, Progr. Photovol. Res. Appl. 15 (2007) 659–676. [32]. B. Wang, H. Ding, Y. Hu, H. Zhou, S. Wang, T. Wang, et al., Int. J. Hydrogen Energy 38 (2013) 16733-16739
• [33] G. Luongo, F. Giubileo, L. Genovese, L. Iemmo, N. Martucciello, A. Di Bartolomeo, I-V and C-V characterization of a high-responsivity graphene/silicon photodiode with embedded MOS capacitor, Nanomaterials 7 (2017) 158, https://doi.org/ 10.3390/nano7070158.
• [34] Doğan, H., İkram, O., & Yıldırım, N. (2017). Photovoltaic and electrical properties of Al/Ruthenium (II)-complex/p-Si photodiode. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi, 38(2), 329-341.
• [35] G. Luongo, F. Giubileo, L. Genovese, L. Iemmo, N. Martucciello, A. Di Bartolomeo, I-V and C-V Characterization of a High-Responsivity Graphene/Silicon Photodiode with Embedded MOS Capacitor, Nanomaterials 7 (7) (Jun. 2017) 158, https://doi. org/10.3390/nano7070158.
• [36] A. Di Bartolomeo, G. Luongo, F. Giubileo, N. Funicello, G. Niu, T. Schroeder, M. Lisker and G. Lupina,Hybrid graphene/silicon Schottky photodiode with intrinsic gating effect, 2D Mater. 4 (2) (2017) 025075, doi:10.1088/2053- 1583/aa6aa0.
• [37] E.H. Nicollian, J.R. Brews, Metal Oxide Semiconductor Physics and Technology, John Wiley Sons, 1982.
• [38] Wilmsen, C. W.,1985. Physics and Chemistry of III-V Compound Semiconductor Interfaces. Plenum Press, New York.
• [39] Doğan, H. (2023). Al/Organometalik Kompleks/p-Si Yapısının Elektriksel Özelliklerinin İncelenmesi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (46), 64-73.
• [40]. Bodur, M. C., Duman, S., Orak, I., Saritas, S., & Baris, O. (2023). The photovoltaic and photodiode properties of Au/Carmine/n-Si/Ag diode. Optics & Laser Technology, 162, 109251.