Perbaikan Saat Ini dalam Struktur:Kontak ReSe2/Au di Kedua Sisi ReSe2

Hasil dan Diskusi

Gambar 2 menunjukkan pengukuran I -V kurva pada 273 K, 280 K, 310 K, dan 340 K. Asimetri signifikan dalam I -V kurva diamati pada semua suhu yang diukur, menunjukkan perilaku perbaikan yang tidak biasa. Arus pada 277 mV dan 277 mV digunakan untuk menghitung rasio penyearah arus pada setiap suhu, dan rasio penyearah sekitar 10. Arus meningkat dengan suhu untuk tegangan tertentu.

Karakteristik tegangan arus sambungan Au-ReSe2-Au pada 273 K, 280 K, 310 K, dan 340 K

Untuk mengeksplorasi mekanisme yang bertanggung jawab atas perbaikan yang tidak biasa, struktur mikro ReSe₂ serpihan dideteksi oleh mikroskop kekuatan atom [(AFM), Cypher, Instrumen Oxford] dan spektrometer Raman (Jovin Yvon T64000, panjang gelombang eksitasi 532 nm). Gambar AFM dari ReSe₂ serpihan ditunjukkan pada Gambar. 3a–c, dan ketebalan rata-rata yang ditentukan adalah 28 nm berdasarkan profil tinggi penampang di sepanjang garis putih. Spektrum Raman terdiri dari hingga 13 garis yang diharapkan dengan kekuatan sinyal tinggi ditunjukkan pada Gambar. 3d, sesuai dengan spektrum yang dideteksi oleh Wolverson et al. [4] dan mengungkapkan struktur kristal triklinik dari ReSe₂ . saat ini serpihan.

a , b , dan c Gambar AFM dan ketebalan ReSe2, dan d Spektrum Raman dan struktur kristal ReSe2

Gambar 4 adalah gambar SEM dari ReSe₂ serpihan dalam tampilan miring 45° menunjukkan bahwa ReSe₂ serpihan dan nanofilm Au bersentuhan dengan substrat Si. ReSe₂ Kontak -Au telah menunjukkan kontak Ohmic dalam penelitian sebelumnya [20] yang tidak bertanggung jawab atas perilaku rektifikasi dalam percobaan ini. Sirkuit terdiri dari Au-ReSe₂ -Au dan Au-ReSe₂ -Si-Au persimpangan. Gambar 5 menunjukkan skema rangkaian. Kontak Si-Au telah menunjukkan kontak Schottky [21].

Gambar SEM dari ReSe₂ serpihan dan nanofilm Au dalam tampilan miring 45°

Skema rangkaian

Gambar 6 menunjukkan data spektroskopi dispersif energi (EDS). Jumlah peta spektrum ReSe₂ diperoleh di bagian 1 dan 2. Rumus kimia rata-rata adalah ReSe_1,67 yang memiliki rasio Re lebih tinggi dari ReSe₂ dan memberikan ReSe₂ sifat semikonduktor tipe-p serpihan. Oleh karena itu, ReSe₂ Kontak -Si adalah p-n heterojunction dan menunjukkan perilaku rektifikasi. Asimetri dari kedua kontak rektifikasi menghasilkan perilaku rektifikasi.

Data EDS dari ReSe₂ ada di pojok kanan atas gambar. Kotak 1 dan 2 mewakili dua bagian terukur

Arus dapat ditentukan dengan persamaan berikut pada kontak Schottky dan p-n heterojunction [22, 23]:

dimana Aku ₀ adalah arus saturasi, q adalah muatan elektronik, k adalah konstanta Boltzmann, V adalah tegangan yang diterapkan di persimpangan, A adalah area kontak, A ^* adalah konstanta Richardson yang efektif, Ф _B adalah ketinggian penghalang yang terlihat, dan T adalah suhu pengukuran. Faktor idealitas yang bergantung pada suhu n mewakili tingkat di mana kontak berangkat dari kontak Schottky yang ideal.

Sebuah perhitungan berdasarkan Persamaan. (1) dibuat untuk menguji analisis perilaku rektifikasi. Arus ReSe₂ -Si kontak, Saya ₁ , dan kontak Si-Au, Saya ₂ , dinyatakan dengan:

Gambar 7 menunjukkan bahwa hasil numerik sangat sesuai dengan data eksperimen. Parameter numerik ditunjukkan pada Tabel 1. Arus saturasi terbalik dari ReSe₂ Kontak -Si lebih besar dari kontak Si-Au karena bidang kontak ReSe₂ Kontak -Si jauh lebih besar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Arus saturasi terbalik dari kedua kontak meningkat dengan suhu, menunjukkan bahwa konduktivitas listrik dari kedua kontak menunjukkan perilaku penyearah seperti yang ditunjukkan pada Persamaan. (2).

Perbandingan Aku -V kurva hasil eksperimen dan perhitungan

Faktor idealitas dari ReSe₂ Kontak -Si lebih besar dari kontak Si-Au karena kondisi kontak dan struktur kristal yang berbeda. Gambar 4 menunjukkan bahwa permukaan substrat Si kasar karena larutan etsa, yang membuat ReSe₂ -Si kontak tidak homogen. Kontak yang tidak homogen menyebabkan faktor idealitas yang besar [24, 25]. Permukaan yang kasar juga menghasilkan sejumlah besar keadaan trapping yang menghasilkan faktor idealitas yang besar [26]. Selain itu, jenis kontak yang berbeda membuat faktor idealitas yang berbeda. ReSe₂ -Si kontak adalah p-n heterojunction, dan ReSe₂ dan Si memiliki struktur kristal yang berbeda, triklinik untuk ReSe₂ dan kubik berpusat muka untuk Si. Ketidakcocokan kisi selalu mengarah ke dislokasi tepi [27] dan menghasilkan kepadatan tinggi status perangkap [26], membuat ReSe₂ Kontak -Si menyimpang dari kontak ideal dan memiliki faktor idealitas yang besar [27]. Si-Au adalah kontak semikonduktor logam, dan struktur kristal Si memiliki sedikit efek pada faktor idealitas. Faktor idealitas dari kedua kontak berubah sedikit dengan suhu. Hal ini dapat dijelaskan oleh Persamaan. (5) seperti yang dilaporkan oleh Khurelbaatar et al. [28],

Persamaan (5) menunjukkan bahwa faktor idealitas berbanding terbalik dengan suhu. Faktor idealitas menurun secara signifikan dengan suhu hanya pada suhu rendah dan berubah perlahan ketika suhu lebih dari 300 K [28, 29]. Namun, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, arus saturasi balik meningkat secara signifikan dengan suhu yang berbeda dari faktor idealitas. Hal ini dapat dijelaskan oleh Persamaan. (2). Menurut Persamaan. (2), arus saturasi terbalik meningkat dengan suhu karena T ² dan exp (− q _B /kT ) meningkat dengan suhu. Karena hubungan eksponensial antara exp (− q _B /kT ) dan qΦ_B /kT, exp (− q _B /kT ) meningkat secara signifikan dengan suhu. Berdasarkan penelitian Zhu et al [30], q _B kontak Au/Si pada percobaan pada 273 K dan 295 K berturut-turut adalah 0,77 eV dan 0,79 eV. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa arus saturasi balik pada 295 K adalah enam kali lipat arus saturasi balik pada 273 K, menjelaskan mengapa arus saturasi balik meningkat secara signifikan dengan suhu.