اثر ناخالصی منگنز بر لایه میانی ساختار شاتکی Al/PVP: CdS/p-Si و خواص دی الکتریکی آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، واحد تبریز، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران

2 گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 گروه فیزیک-دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز

4 گروه علوم مهندسی، دانشکده فناوری های نوین، دانشگاه فناوری های نوین سبلان، نمین، ایران

چکیده

در این تحقیق نانوساختارهای کادمیوم سولفید(CdS) و کادمیوم سولفید آلاییده شده با cc 3 منگنز به روش فراصوت تهیه شده و از آن جهت تهیه نانوکامپوزیت PVP: CdS و PVP: CdS -3cc Mn به عنوان لایه میانی در ساخت ساختار شاتکی فلز-پلیمر-نیمرسانا(MPS) استفاده شده است. خواص ساختاری، ریخت شناسی، میزان خلوص و خواص اپتیکی نانوساختارهای تهیه شده توسط آنالیزهای XRD، SEM، EDX و UV-Vis مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس نمونه CdS تشکیل فاز مکعبی کادمیوم سولفید را تایید کرده و اندازه میانگین نانوبلورک‌های آن برابر nm 6 به ‌دست آمد. آنالیز EDX هر دو نمونه، فاز خالص نانوساختارهای تهیه شده را تایید کرد. گاف انرژی نانوساختارها از طریق نمودار گاف انرژی محاسبه شد که مقدار آن برای نانوساختارهای CdS و CdS -3cc Mn به ترتیب برابر eV 4.2 و eV 3.6 به دست آمد که به ‌دلیل اصل محدود شدگی کوانتومی از مقدار بالکی آن (eV 2.5) بزرگتر می‌باشد. پارامترهای دی‌الکتریکی از قبیل ɛ′، ɛ″ و tan δ ساختارهای شاتکی Al/PVP: CdS/p-Si (MPS1) و Al/PVP: CdS -3cc Mn /p-Si (MPS2) از طریق اندازه‌گیری C/G-f در محدوده بسامدی MHz 1- Hz 100 محاسبه و باهم مقایسه شدند. نتایج نشان دادند پارامترهای دی‌الکتریکی به شدت تابع بسامد هستند. همچنین آلایش نانوساختارهای کادمیوم سولفید با مقدار بسیار کم منبع منگنز موجب کاهش ثابت دی الکتریک، ضریب رسانش، و افزایش تانژانت اتلافی ساختار شاتکی MPS2 در مقایسه با MPS1 می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of manganese impurity on the interlayer of Al / PVP: CdS / p-Si Schottky structure and its dielectric properties

نویسندگان [English]

  • Zakieh Hosseini 1
  • Yashar Azizian-Klandaragh 2
  • Samad Sobhanian 1
  • Mohammad Kouhi 3
  • Gholamreza Pirgholi-Givi 4
1 Department of Physics, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
2 Department of Physics, Faculty of Science, Mohaghegh Ardabili University, Ardebil, Iran
3 Department of Physics, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran
4 Department of Engineering Sciences, Faculty of Advanced Technologies, Sabalan University of Advanced Technologies (SUAT), Namin, Iran
چکیده [English]

In this research, cadmium sulfide (CdS) and cadmium sulfide doped with 3 cc manganese (3cc Mn-CdS) nanostructures have been prepared by ultrasound-assisted method and obtained products have been used for preparation of PVC: CdS and PVP: 3 cc Mn-CdS nanocomposites as an interfacial layer of the metal-polymer-semiconductor (MPS) Schottky structures. The structural, morphological, purity and optical properties of prepared nanostructures have been investigated by XRD, SEM, EDX and UV-Vis analyzes. The XRD of CdS sample confirmed the formation of the cadmium sulfide with cubic phase and its average nanocrystallite size obtained 6 nm. EDX analysis of both samples confirmed the pure phase of the prepared nanostructures. The energy gap of the CdS and 3 cc Mn-CdS nanostructures was calculated through the energy gap diagram 4.2 eV and 3.6 eV, respectively, that these values are bigger than from its bulk value (2.5 eV) due to the quantum confinement effect. Dielectric parameters such as ɛ ′, ɛ ″, tan δ, Rs and σac of Al /PVP: CdS/ p-Si (MPS1) and Al /PVP: 3cc Mn-CdS / p-Si (MPS2) Schottky structures are calculated and compared using C /G-f measurements in the frequency range of 100 Hz –1 MHz. The results showed that the dielectric parameters are strong function frequency. Also, doping of cadmium sulfide nanostructures with a very small amount of manganese source leads to a decrease in the dielectric constant, conductivity, and increase in the series resistance and loss tangent of the MPS2 compared to MPS1 Schottky structure.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dielectric parameters
  • C/ G-f measurements
  • dielectric constant
  • Loss tangent
  • Electrical Conductivity