Fabrication and characterization of ZnO:ZN(N+)/Porous-Silicon/Si(p) heterojunctions for white light emitting diodes

• Autores: M.A. Vásquez-A., G. Romero-Paredes, J.A. Andraca-Adame, R. Peña-Sierra
• Localización: Revista Mexicana de Física, ISSN-e 0035-001X, Vol. 62, Nº. 1, 2016, págs. 5-9
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    Se reportan los resultados de la fabricación y caracterización de hererouniones ZnO:Zn(n+)/Silicio Poroso/Si(p). Las películas conductivas de ZnO (ZnO:Zn(n+)) se obtuvieron aplicando un breve tratamiento térmico a 400ºC por 5 min al arreglo ZnO/Zn/ZnO formado por DC sputtering, y las películas de Silicio Poroso (PS) se obtuvieron pro anodización electroquímica de obleas de silicio tipo-p con orientación (100). La preparación de las heterouniones de ZnO:Zn(n+)/PS/Si(p) se hizo aplicando el tratamiento térmico a la estructura completa de ZnO/Zn/ZnO/PS/Si para conservar las propiedades luminiscentes del PS. Las características de las películas de ZnO:Zn se determinaron por Difracción de Rayos X y por mediciones eléctricas con el método de Hall-van der Pauw. Las películas de SP y ZnO:Zn(n+) se caracterizaron también por mediciones de fotoluminiscencia. Las características corriente-voltaje de las heterouniones presentan buen comportamiento rectificante, con voltaje de encendido de 1.5 V y factor de idealidad de 5.4. El factor de idealidad indica que el transporte de carga está controlado por el mecanismo de corriente túnel auxiliado por estados de defecto situados en la interface y en la película de PS. Los valores de la corriente de saturación y la resistencia serie fueron de 4 x 10^(-7) A/cm^(2) y 16 "Omega"-cm^(2), respectivamente. Se produce electroluminiscencia obsevrable a simple vista de color blanco, cuando las heteroestructuras se polarizan con una señal pulsada de 8V de amplitud y frecuencia de 1 KHz.

  • English

    The fabrication and characterization of electroluminescent ZnO:Zn(n+)/Porous Silicon/Si(p) heterojunctions is presented. Highly conductive ZnO films (ZNO:Zn(n+)) were produced by a temperature annealing at 400ºC by 5 min to the ZnO/Zn/ZnO arrange formed by DC sputtering, and the Porous Silicon (PS) films were prepared on p-type (100) Si wafers by anodic etching. The ZnO:Zn(n+)/PS/Si(p) heterojunction is accomplished by applying a brief temperature annealing stage to the entire ZnO/Zn/ZnO/PS/Si structure to preserve the PS luminescent characteristics. The ZnO:Zn(n+) films were characterized by X-ray diffraction and Hall-van der Pauw measurements. The PS and ZnO:Zn(n+) films were also studied by photoluminescence (PL) measurements. The current-voltage characteristics of the heterojunctions showed well defined rectifying ehavior with a turn-on voltage of 1.5 V and ideality factor of 5.4. The high ideality factor is explained by the presence of electron tunneling transport aided by energy levels related to the defects at the heterojunstion interface and into the PS film. The saturation current and the serie sresistance of the heterostructure were 4 x 10^(-7) A/cm^(2) and 16 "Omega"-cm^(2), respectively. White color electroluminescence is easily observed at the naked eye when excited with square wave pulses of 8 V and 1 KHz.