Характеристики тонкой пленки нанокристаллического сульфида свинца для фотодетектора видимого света

Изготовлен высокоэффективный фотодетектор видимого света с использованием тонких пленок нанокристаллического сульфида свинца (PbS). Тонкие пленки нанесены на стеклянные подложки методом химического осаждения в ванне с помощью водного раствора ацетата свинца и тиомочевины. Методом рентгеновской дифракции выявлена кубическая кристаллическая структура осажденных пленок с фазой PbS. Оптические характеристики исследованы с помощью УФ-видимойспектроскопии в диапазоне 400–1000 нм. Спектры поглощения использованы для расчета спектральной зависимости ширины запрещенной зоны, показателя преломления, коэффициента экстинкции, диэлектрической проницаемости, оптической и электрической проводимости. Фототок измерен при освещении пленок источниками светодиодов определенной длины волны. Качество тонкой пленки PbS как фотодетектора исследовано путем определения времени нарастания, времени затухания, фоточувствительности, удельной обнаружительной способности и внешней квантовой эффективности.

1. C. L. Tan, H. Mohseni, Nanophotonics, 7, 169–197 (2018), doi: 10.1515/nanoph-2017-0061.

2. P. Martyniuk, J. Antoszewski, M. Martyniuk, L. Faraone, A. Rogalski, Appl. Phys. Rev., 1, 041102 (2014), doi: 10.1063/1.4896193.

3. A. Rogalski, Opto-Electron. Rev., 20 (2012), doi: 10.2478/s11772-012-0037-7.

4. N. Gupta, J. Kedia, A. Sharma, Opt. Eng., 60 (2021), doi: 10.1117/1.oe.60.9.090901.

5. E. Pentia, L. Pintilie, I. Matei, T. Botila, I. Pintilie, Infrared Phys. Tech., 44, 207–211 (2003), doi: 10.1016/s1350-4495(02)00225-6.

6. C. Borriello, A. Bruno, R. Diana, T. Di Luccio, P. Morvillo, R. Ricciardi, Phys. Status Solidi (a), 212, 245–251 (2014), doi: 10.1002/pssa.201400213.

7. M. Kim, B. Park, Appl. Sci., 10, 7440 (2020), doi:10.3390/app10217440.

8. L. Yun, Y. Qiu, C. Yang, J. Xing, K. Yu, X. Xu, Photon. Res., 6, 1028 (2018), doi: 10.1364/prj.6.001028.

9. X. Chen, J. Hu, P. Chen, M. Yin, F. Meng, Y. Zhang, Sens. Act. B: Chem., 339, 129902 (2021), doi: 10.1016/j.snb.2021.129902.

10. L. S. Chongad, A. Sharma, M. Banerjee, A. Jain, J. Phys.: Conf. Ser., 755, 012032 (2016), doi: 10.1088/1742-6596/755/1/012032.

11. D. Vankhade, T. K. Chaudhuri, AIP Conf. Proc. (2018), doi: 10.1063/1.5028771.

12. S. V. Bhatt, M. P. Deshpande, B. H. Soni, N. Garg, S. H. Chaki, Solid State Phenom., 209, 111–115 (2013), doi: 10.4028/www.scientific.net/ssp.209.111.

13. J. Patel, F. Mighri, A. Ajji, D. Tiwari, T. K. Chaudhuri, Appl. Phys. A, 117, 1791–1799 (2014), doi:10.1007/s00339-014-8659-x.

14. D. I. Halge, V. N. Narwade, P. M. Khanzode, J. W. Dadge, A. S. Rana, K. A. Bogle, AIP Conf. Proc. (2020), doi: 10.1063/5.0001670.

15. I. Lucky, E. Simon, I. Okeoghene, Asian J. Chem. Sci., 3, 1–8 (2018), doi: 10.9734/ajocs/2017/40415.

16. T. V. Beatriceveena, E. Prabhu, V. Jayaraman, K. I. Gnanasekar, Mater. Lett., 238, 324–327 (2019), doi: 10.1016/j.matlet.2018.12.038.

17. M. M. Abbas, A. A.-M. Shehab, A.-K. Al-Samuraee, N.-A. Hassan, Energy Proc., 6, 241–250 (2011), doi: 10.1016/j.egypro.2011.05.028.

18. A. B. Rohom, P. U. Londhe, P. R. Jadhav, G. R. Bhand, N. B. Chaure, J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 28, 17107–17113 (2017), doi: 10.1007/s10854-017-7637-4.

19. D. Vankhade, A. Kothari, T. K. Chaudhuri, J. Electron. Mater., 45, 2789–2795 (2016), doi: 10.1007/s11664-016-4364-1.

20. P. M. Khanzode, D. I. Halge, V. N. Narwade, K. D. More, S. Begum, S. Taha, et al., Int. Conf. Multifunctional Materials (ICMM-2019) (2020), doi: 10.1063/5.0019617.

21. P. M. Khanzode, D. I. Halge, V. N. Narwade, J. W. Dadge, K. A. Bogle, Optik, 226, 165933 (2021), doi: 10.1016/j.ijleo.2020.165933.

22. M. Shkir, I. M. Ashraf, S. AlFaify, Phys. Scr., 94, 025801 (2019), doi: 10.1088/1402-4896/aaf55a.

23. J. He, M. Luo, L. Hu, Y. Zhou, S. Jiang, H. Song, et al., J. Alloys and Comp., 596, 73–78 (2014), doi: 10.1016/j.jallcom.2014.01.194.

24. H.-J. Song, M.-H. Seo, K.-W. Choi, M.-S. Jo, J.-Y. Yoo, J.-B. Yoon, Sci. Rep., 9 (2019), doi: 10.1038/s41598-019-43667-9.

25. S. V. Bhatt, M. P. Deshpande, S. H. Chaki, N. H. Patel, N. Pandy, B. H. Soni, et al., AIP Conf. Proc. (2011), doi:10.1063/1.3605844.

26. B. H. Soni, M. P. Deshpande, S. V. Bhatt, S. H. Chaki, V. Sathe, J. Appl. Spectr., 79, 901–907 (2013), doi: 10.1007/s10812-013-9692-9.

27. P. Rajput, M. P. Deshpande, H. R. Bhoi, N. M. Suchak, P. H. Desai, S. H. Chaki, et al., Chem. Phys. Impact, 5, 100101 (2022), doi: 10.1016/j.chphi.2022.100101.

28. B. Sharma, R. Lalwani, R. Das, J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 33, 11601–11612 (2022), doi: 10.1007/s10854-022-08132-w.

29. B. H. Soni, M. P. Deshpande, S. V. Bhatt, N. Garg, N. N. Pandya, S. H. Chaki, J. Optics, 42, 328–334 (2013), doi: 10.1007/s12596-013-0136-y.

30. S. Rajathi, K. Kirubavathi, K. Selvaraju, Arab. J. Chem., 10, 1167–1174 (2017), doi: 10.1016/j.arabjc.2014.11.057.

31. K. Paulraj, S. Ramaswamy, I. S. Yahia, A. M. Alshehri, H. H. Somaily, H.-S. Kim, Appl. Phys. A, 126 (2020), doi: 10.1007/s00339-020-03686-0.

32. B. G. Valmik, M. P. Deshpande, S. V. Bhatt, V. Sathe, H. R. Bhoi, P. Rajput, et al., Phys. B: Cond. Matter., 614, 413027 (2021), doi: 10.1016/j.physb.2021.413027.

33. H. Zhang, W. Wang, S. P. Yip, D. Li, F. Li, C. Lan, et al., J. Mater. Chem. C, 8, 17025–17033 (2020), doi: 10.1039/d0tc04330c.

34. J. M. Wu, W. E. Chang, ACS Appl. Mater. AMP, Interfaces, 6, 14286–14292 (2014), doi: 10.1021/am503598g.