ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ СИНТЕЗУ КРЕМНІЄВИХ НАНОНИТОК НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОЧУТЛИВИХ СЕНСОРІВ

Автор(и)

  • Ярослав Ліневич Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8399-034X
  • Вікторія Коваль Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3898-9163
  • Михайло Душейко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-3476-4220
  • В'ячеслав Сачевнік Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0009-0006-9990-6268
  • Марина Лакида Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-9973-9849

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.66(2).2023.294961

Ключові слова:

метало-стимульоване хімічне травлення, фоточутливі сенсори, фотодіоди, кремнієві нанонитки

Анотація

Проблематика. Фоточутливі сенсори широко застосовуються як у повсякденному житті в клімат-системах, так і в засобах зв’язку та освітленості вулиць. Для покращення робочих параметрів фоточутливих сенсорів запропоновано використовувати кремнієві нанонитки (КНН). Велику кількість досліджень присвячено впливу технологічних параметрів синтезу на розміри КНН. Однак для ефективного використання КНН у складі сенсорів бракує дослідження впливу поверхневої морфології масиву КНН на електричні та фоточутливі пара-метри сенсорів на їх основі.
Мета роботи. Метою даної роботи є синтез кремнієвих нанониток методом метало-стимульованого хімічного травлення (МАСЕ), дослідження їх поверхневої морфології та виготовлення фотодіодів на їх основі для встановлення впливу параметрів синтезу КНН на характеристики фоточутливих сенсорів з огляду на особливості їх будови.
Результати досліджень. Синтезовано та досліджено фоточутливі сенсори діодного типу на основі КНН. Показано вплив наступних технологічних параметрів синтезу КНН на їх латеральну і вертикальну морфологію та робочі характеристики діодних сенсорів на їх основі: часу першого та другого етапу МАСЕ, вмісту нітриду срібла та перекису водню в розчинах першого та другого етапу МАСЕ, а також текстурування поверхні та обробки в ізотропному та анізотропному травниках. Максимальні робочі параметри одержаних фоточутливих сенсорів на основі масиву КНН були наступними: коєфіцієнт випрямлення 1320 та коєфіцієнт фоточутливості 3,1 мА/лмВ.
Висновки. Одержані результати свідчать про те, що технологічні параметри першої та другої стадії МАСЕ та пре- і пост- хімічна обробка мають значний вплив на збільшення шорсткості поверхні, висоти і пористості КНН, що, в свою чергу, впливає на електричні та фоточутливі параметри сенсорів. Встановлено оптимальні параметри синтезу КНН для одержання максимальної фоточутливості.

Біографії авторів

Ярослав Ліневич, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

аспірант кафедри мікроелектроніки

Вікторія Коваль , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

доцент кафедри мікроелектроніки

Михайло Душейко, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

провідний інженер  кафедри мікроелектроніки

В'ячеслав Сачевнік, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

студент кафедри мікроелектроніки

Марина Лакида, Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ

доцент кафедри лісівництва

Посилання

Liu, Jing, and Shuaipeng Yue, "Fabrication of ZnS layer on silicon nanopillars surface for photoresistor application", Chemical Physics Letters, vol. 801, P. 139716, 2022. DOI: 10.1016/j.cplett.2022.139716

Li, Chong, et al. "Influence of photonic crystals on the performance parameters of GeSn vertical-structure photodiodes", Optics & Laser Technology, vol. 163, P. 109375, 2023. DOI: 10.1016/j.optlastec.2023.109375

Che, Yongli, et al. "Highly photosensitive CsPbBr3 NCs-graphene phototransistor with memory function", Optics Communications, vol. 532, P. 129252, 2023. DOI: 10.1016/j.optcom.2022.129252

Talebi, Samaneh, and Hosein Eshghi, "Achievement of high infrared photoresponse in n-MoO3/p-Si heterostructure photodiode prepared via the thermal oxidation method, the influence of oxygen flow rate", Materials Chemistry and Physics, vol. 303, P. 127792, 2023. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2023.127792

Le Viet, Huy, Hiroyuki Miyamaru, and Takao Kojima. "Development of compact sensor with CdS photoresistor for high gamma-ray field monitoring", Applied Radiation and Isotopes, vol. 172, P. 109698, 2021. DOI:10.1016/j.apradiso.2021.109698

Hsiao, Fu-Chen, et al. "Modeling photocurrent spectra of high-indium-content InGaN disk-in-wire photodiode on silicon substrate", Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, vol. 144, P.115371, 2022. DOI:10.1016/j.physe.2022.115371

S. Aynehband, M. Mohammadi, et al. “Efficient FAPbI 3–PbS quantum dot graphene-based phototransistors”, New Journal of Chemistry, vol. 45(34), pp. 15285-15293, 2021. DOI: 10.1039/D1NJ03139B.

Chang, Sehui, Gil Ju Lee, and Young Min Song. "Recent advances in vertically aligned nanowires for photonics applications", Micromachines, vol. 11.8, P. 726, 2020. DOI: 10.3390/mi11080726

Deepu, Bagur R., et al. "Advanced VLS growth of gold encrusted silicon nanowires Mediated by porous Aluminium Oxide template", Vacuum, vol. 185, p. 109991, 2021. DOI: 10.1016/j.vacuum.2020.109991

Abidin, Wan Amirah Basyarah Zainol, et al. "Femtomolar Dengue Virus Type-2 DNA Detection in Back-gated Silicon Nanowire Field-effect Transistor Biosensor", Current Nanoscience, vol. 18.1, pp. 139-146, 2022. DOI:10.2174/1573413717666210226120940

Zeraati, M., Chen, T. C., Ebri, M., Chauhan, N. P. S., & Sargazi, G. "Length prediction of silicon nanowires (SiNWs) prepared by the MACE method using the ANN-COA-PSO algorithm for high supercapacitor applications." Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 156, p. 110146, 2021, DOI: 10.1016/j.jpcs.2021.110146.

C. Canevali, M. Alia, M. Fanciulli, M. Longo, R. Ruffo, C. M. & Mari, “Influence of doping elements on the formation rate of silicon nanowires by silver-assisted chemical etching”, Surface and Coatings Technology, vol. 280, pp. 37-42, 2015. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2015.08.013.

Saidi, H., Hidouri, T., Fraj, I., Saidi, F., & Bouazizi, A. "Effect of etching time and illumination on optical properties of SiNWs elaborated by metal assisted chemical etching (MACE) for organic photovoltaic applications", Superlattices and Microstructures, vol. 85, pp. 925-930, 2015. DOI: 10.1016/j.spmi.2015.07.012

Sahoo, Mihir Kumar, and P. G. Kale. "Micro-Raman study of growth parameter restraint for silicon nanowire synthesis using MACE", Superlattices and Microstructures, vol. 135, P. 106289, 2019. DOI: 10.1016/j.spmi.2019.106289.

YA. O. Linevych , V. M. Kovalʹ , M. H. Dusheyko , М. О. Lakyda, “Syntez ta doslidzhennya kremniyevykh 1D nanorozmirnykh struktur dlya zastosuvannya v sensorakh osvitlenosti”, Vcheni zapysky Tavriysʹkoho natsionalʹnoho universytetu imeni V.I. Vernadsʹkoho. Seriya: Tekhnichni nauky, vol. 33, no 4, s. 327-337, 2022. DOI: 10.32838/2663-5941/2022.4/50

Yaroslav Linevych, Viktoriia Koval, Mykhailo Dusheіko, Yuriy Yakymenko, Maryna Lakyda and Valerii Barbash, “Silicon Diode Structures Based on Nanowires for Temperature Sensing Application”, 2022 in 42th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). Conference Proceedings, pp. 190-195, 2022. DOI:10.1109/ELNANO54667.2022.9927122

M. G. Dusheiko, V. M. Koval, T. Yu. Obukhova, "Silicon nanowire arrays synthesized using the modified MACE process", Integration into chemical sensors and solar cells. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, vol. 25, pp. 058-067, 2022. DOI:10.15407.SPQEO25.01.058

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-27

Як цитувати

[1]
Я. Ліневич, В. Коваль, М. . Душейко, В. Сачевнік, і М. . Лакида, «ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ СИНТЕЗУ КРЕМНІЄВИХ НАНОНИТОК НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОЧУТЛИВИХ СЕНСОРІВ», Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak., вип. 66(2), с. 52–59, Груд 2023.

Номер

№ 66(2) (2023)

Розділ

АНАЛІТИЧНЕ ТА ЕКОЛОГІЧНЕ ПРИЛАДОБУДУВАННЯ

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 CC BY 4.0

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Авторське право на публікацію залишається за авторами.

Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»  як на видавця.

Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.

 Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.

Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.