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Método de Deposición por Láser Pulsado Utilizado para Crecer Nanostructuras de SiC sobre un Sustrato de Silicio Poroso: Síntesis e Investigación Óptica para la Fabricación de Fotodetectores UV-Vis

Autores: Alzubaidi, Reem; Fakhri, Makram A.; Pohl, László

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Método de Deposición por Láser Pulsado Utilizado para Crecer Nanostructuras de SiC sobre un Sustrato de Silicio Poroso: Síntesis e Investigación Óptica para la Fabricación de Fotodetectores UV-Vis


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía térmica

Palabras clave

Película delgada
Carburo de silicio
Silicio poroso
Deposición por láser pulsado
Fotoluminiscencia
Espectroscopía UV-Vis

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este estudio, se depositó una película delgada de carburo de silicio (SiC) sobre un sustrato de silicio poroso (P-Si) utilizando deposición por láser pulsado (PLD). Se utilizó el método de grabado fotoelectroquímico con un láser Nd: YAG a una longitud de onda de 1064 nm y una energía de pulso de 900 mJ y a un vacío de 10 mbar P-Si para crear una cantidad suficientemente alta de área superficial para el depósito de la película de SiC y lograr un crecimiento eficiente de la película de SiC en el sustrato de P-Si. Se realizó un análisis de difracción de rayos X (XRD) sobre la estructura cristalina de SiC y se mostraron picos de alta intensidad en los planos (111) y (220), lo que indica que la interacción sustrato-película es sustancial. La topografía de la rugosidad de la superficie se examinó mediante microscopía de fuerza atómica (AFM), y se encontró un diámetro medio igual a 72.83 nm. Se utilizó microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FESEM) para analizar la morfología de la superficie, y las imágenes muestran nanopartículas esféricas y una forma similar a una esponja de barro que demuestran características significativas a escala nanométrica. Se utilizaron fotoluminiscencia y espectroscopía UV-Vis para investigar las propiedades ópticas, y se observaron dos picos de emisión para los sustratos de SiC y P-Si, a 590 nm y 780 nm. El fotodetector heterojunción SiC/P-Si exhibió un comportamiento de rectificación en sus características I-V en la oscuridad, lo que indica una alta calidad de unión. La responsividad espectral del SiC/P-Si observó una responsividad máxima de 0.0096 A/W a 365 nm con una detectividad de 24.5 A/W Jones, y la eficiencia cuántica externa alcanzó el 340%. El tiempo de respuesta indica un tiempo de subida de 0.48s y un tiempo de bajada de 0.26s. La repetibilidad se aseguró por la estrecha agrupación de los puntos de datos, lo que indica la buena reproducibilidad y estabilidad del proceso de deposición de SiC/P-Si. La linealidad a niveles bajos de luz verifica la generación y separación eficientes de portadores fotónicos, mientras que una corriente de saturación inversa a altas intensidades apunta a la máxima capacidad de generación de portadores del dispositivo. Además, el análisis de espectroscopía Raman y espectroscopía de energía dispersiva (EDS) confirmó la calidad estructural y la composición elemental de la película SiC/P-Si, atestiguando aún más la uniformidad y calidad del material producido. Las propiedades optoelectrónicas mejoradas de este material híbrido, logradas al combinar la estabilidad de SiC con los efectos de confinamiento cuántico de P-Si, lo hacen útil en aplicaciones optoelectrónicas avanzadas como fotodetectores UV-Vis.

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