ลักษณะเฉพาะของกระแส-แรงดันไฟฟ้าที่ขึ้นกับอุณหภูมิของไดโอดรอยต่อวิวิธพันธุ์ CdZnS/CuAlO2 (TEMPERATURE DEPENDENCE OF CURRENT-VOLTAGE CHARACTERISTICS OF CdZnS/CuAlO2 HETEROJUNCTION DIODE)

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ทำการประดิษฐ์รอยต่อวิวิธพันธุ์ CdZnS/CuAlO2 โดยการระเหยฟิล์มบาง CdZnS ด้วยความร้อนเคลือบบนแผ่นรองรับที่เป็นเซรามิกส์ของ CuAlO2 การแอนนีลในบรรยากาศก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 350 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 60 นาที จะทำให้ได้รอยต่อวิวิธพันธุ์ที่มีสมบัติดี ได้ทำการศึกษาลักษณะเฉพาะของกระแส-แรงดันไฟฟ้าของรอยต่อวิวิธพันธุ์ CdZnS/CuAlO2 ภายใต้สภาวะไบแอสตรงที่อุณหภูมิในช่วง 20-300 เคลวิน และได้ทำการคำนวณหาพารามิเตอร์ที่สำคัญของรอยต่ออันได้แก่ ค่าความสูงของกำแพงศักย์ แฟกเตอร์อุดมคติ และความต้านทานอนุกรมเป็นต้น ความสูงของกำแพงศักย์ และแฟกเตอร์อุดมคติคำนวณโดยอาศัยทฤษฎีเทอร์มิออนิกอิมิสชันพบว่ามีค่าขึ้นกับอุณหภูมิอย่างมาก จากข้อมูลการทดลองยังพบอีกว่าเมื่ออุณหภูมิลดลงความสูงของกำแพงศักย์ที่แรงดันไบแอสเท่ากับศูนย์จะมีค่าลดลง แต่แฟกเตอร์อุดมคติมีค่าเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของพาหะอิสระของฟิล์มบาง CdZnS คำนวณได้จากการวัดความจุ-แรงดันไฟฟ้าในช่วงอุณหภูมิ 20-300 เคลวิน อีกทั้งยังทำการคำนวณหาค่าความหนาแน่นของสถานะระหว่างรอยต่อของไดโอดจากลักษณะเฉพาะของความจุ-ความถี่ไฟสลับภายใต้สภาวะไบแอสตรงที่อุณหภูมิห้องคำสำคัญ:  ฟิล์มบาง CdZnS ไดโอดรอยต่อวิวิธพันธุ์ CdZnS/CuAlO2 ลักษณะเฉพาะกระแส-แรงดันไฟฟ้า ลักษณะเฉพาะความจุ-แรงดันไฟฟ้าCdZnS/CuAlO2 heterojunction diode was prepared by thermal evaporating CdZnS thin films on CuAlO2 ceramic substrate. Successful heterojunction was obtained by annealing in a pure nitrogen atmosphere at 350oC for 60 min. The forward current-voltage characteristics of CdZnS/CuAlO2 heterojunction was studies in a temperature range of 20-300 K. We have tried to determine some important parameters such as barrier height, ideality factor and series resistance values. The apparent barrier height and ideality factor calculated by using thermionic emission (TE) theory were found to be strong temperature dependence. Evaluation of forward I-V data reveals a decrease in the zero-bias barrier height, but an increase in the ideality factor with decrease in temperature. The variation of carrier concentration in CdZnS thin films evaluated from C-V measurements in a temperature range of 20-300 K. The interface state density of diode has also been calculated from the forward bias capacitance-frequency characteristics at room temperature.Keywords: CdZnS thin films, CdZnS/CuAlO2 heterojunction diode, I-V characteristics, C-V characteristics