bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2024-22-5-12-16bsuir-3976Research ArticleСтатьиФототок структур кремний/титанат бария/никельPhotocurrent in Silic in Silicon/Barium Titanate/Nikel StructuresКорниловаЮ. Д.KarnilavaYu. D.

Корнилова Ю. Д., асп., мл. науч. сотр. науч.-исслед. лаб. «Нанофотоника» (НИЛ 4.5)

г. Минск

Karnilava Yu. D., Postgraduate, Junior Researcher at the Scientific Research Laboratory “Nanophotonics” (Lab. 4.5)

Minsk

ЧубенкоЕ. Б.ChubenkoE. B.

Чубенко Е. Б., канд. техн. наук, вед. науч. сотр. науч.-исслед. лаб. «Материалы и структуры наноэлектроники»

г. Минск

Chubenko E. B., Cand. of Sci., Leading Researcher at the Scientific Research Laboratory “Materials and Structures of Nanoelectronics”

Minsk

ГапоненкоН. В.GaponenkoN. V.

Гапоненко Николай Васильевич, д-р физ.-мат. наук, проф., зав. НИЛ 4.5

220013, г. Минск, ул. П. Бровки, 6

Тел.: +375 17 293-88-75

Gaponenko Nikolai Vasil’evich, Dr. of Sci. (Phys. and Math.), Professor, Head of the Lab. 4.5

20013, Minsk, P. Brovki St., 6

Tel.: +375 17 293-88-75

nik@nano.bsuir.edu.byБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and Radioelectronics2024241020242251216Copyright © Корнилова Ю.Д., Чубенко Е.Б., Гапоненко Н.В., 20242024Корнилова Ю.Д., Чубенко Е.Б., Гапоненко Н.В.Karnilava Y.D., Chubenko E.B., Gaponenko N.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3976

С использованием золь-гель-метода синтезированы фоточувствительные структуры кремний/титанат бария/никель с нелегированным титанатом бария и легированным европием. Изучены вольт-амперные характеристики в условиях освещения ксеноновой лампой с выделением монохроматической линии в диапазоне 400–800 нм и в темновом режиме. Синтезированные структуры показали наличие фототока на обратной ветви вольт-амперных характеристик во всем исследованном диапазоне длин волн освещения. Максимальный ток обратной ветви для структуры с нелегированным титанатом бария был достигнут при воздействии излучения с длиной волны 470 нм и составил около 0,6 мкА для диапазона напряжения смещения от 2 до 10 В. Легирование титаната бария европием приводит к увеличению фототока на 17–26 %.

Photosensitive silicon/barium titanate/nickel structures with undoped barium titanate and doped europium were synthesized using the sol-gel method. The current-voltage characteristics were studied under illumination with a xenon lamp, highlighting a monochromatic line in the range of 400–800 nm and in dark mode. The synthesized structures showed the presence of a photocurrent on the reverse branch of the current-voltage characteristics over the entire studied range of illumination wavelengths. The maximum reverse branch current for a structure with undoped barium titanate was achieved when exposed to radiation with a wavelength of 470 nm and was about 0.6 μA for a bias voltage ranging from 2 to 10 V. Doping barium titanate with europium leads to an increase in the photocurrent by 17–26 %.

титанат бариявольт-амперные характеристикифототокзоль-гель-синтезевропийbarium titanatecurrent-voltage characteristicsphotocurrentsol-gel synthesiseuropiumReferencesРжанов, А. В. Титанат бария – новый сегнетоэлектрик / А. В. Ржанов // Успехи физических наук. 1949. Т. 38, вып. 4. С. 461–489.Rzhanov A. V. (1949) Barium Titanate – a New Ferroelectric. Advances in Physical Sciences. 38 (4), 461–489 (in Russian).Hoffmann, S. Dielectric Properties, Leakage Behaviour, and Resistance Degradation of Thin Films of the Solid Solution Series Ba(Ti1-yZry)O3 / S. Hoffmann, R. M. Waser // Integrated Ferroelectrics. 1997. Vol. 17, No 1. P. 141–152. https://doi.org/10.1080/10584589708012989.Hoffmann S., Waser R. M. (1997) Dielectric Properties, Leakage Behaviour, and Resistance Degradation of Thin Films of the Solid Solution Series Ba(Ti1-yZry)O3. Integrated Ferroelectrics. 17 (1), 141–152. https://doi.org/10.1080/10584589708012989.High Dielectric Constant of SrTiO3 Thin Films Prepared by Chemical Process / F. M. Pontes [et al.] // Journal of Materials Science. 2000. Vol. 35. P. 4783–4787. https://doi.org/10.1023/A:1004816611050.Pontes F. M., Lee E. J. H., Leite E. R., Longo E., Varela J. A. (2000) High Dielectric Constant of SrTiO3 Thin Films Prepared by Chemical Process. Journal of Materials Science. 35, 4783–4787. https://doi.org/10.1023/A:1004816611050.Resistance Switching and Retention Behaviors in Polycrystalline La-doped SrTiO3 Ceramics Chip Devices / S. Hirose [et al.] // Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 104, No 5. https://doi.org/10.1063/1.2975316.Hirose S., Nakayama A., Niimi H., Kageyama K., Takagi H. (2008) Resistance Switching and Retention Behaviors in Polycrystalline La-doped SrTiO3 Ceramics Chip Devices. Journal of Applied Physics. 104 (5). https://doi.org/10.1063/1.2975316.Resistance Switching Behavior of Atomic Layer Deposited SrTiO3 Film Through Possible Formation of Sr2Ti6O13 or Sr1Ti11O20 Phases / W. Lee [et al.] // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. https://doi.org/10.1038/srep20550.Lee W., Yoo S., Yoon K. J., Yeu I. W., Chang H. J., Choi J.-H., et al. (2016) Resistance Switching Behavior ofAtomic Layer Deposited SrTiO3 Film Through Possible Formation of Sr2Ti6O13 or Sr1Ti11O20 Phases. Scientific Reports. 6. https://doi.org/10.1038/srep20550.Tarun, M. C. Persistent Photoconductivity in Strontium Titanate / M. C. Tarun, F. A. Selim, M. D. McCluskey // Physical Review Letters. 2013. Vol. 111. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.187403.Tarun M. C., Selim F. A., McCluskey M. D. (2013) Persistent Photoconductivity in Strontium Titanate. Physical Review Letters. 111. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.187403.Ferroelectric BaTiO3 Thin-Film Optical Waveguide Modulators / A. Petraru [et al.] // Applied Physics Letters. 2002. Vol. 81. P. 1375–1377. https://doi.org/10.1063/1.149815.Petraru A., Schubert J., Schmid M., Buchal Ch. (2002) Ferroelectric BaTiO3 Thin-Film Optical Waveguide Modulators. Applied Physics Letters. 81, 1375–1377. https://doi.org/10.1063/1.1498151.Electrooptic Modulation up to 40 GHz in a Barium Titanate Thin Film Waveguide Modulator / P. Tang [et al.] // Optics Express. 2004. Vol. 12. P. 5962–5967. https://doi.org/10.1364/OPEX.12.005962.Tang P., Towner D. J., Hamano T., Meier A. L., Wessels B. W. (2004) Electrooptic Modulation up to 40 GHz in a Barium Titanate Thin Film Waveguide Modulator. Optics Express. 12, 5962–5967. https://doi.org/10.1364/OPEX.12.005962.Upconversion Luminescence from Sol-Gel-Derived Erbium- and Ytterbium-Doped BaTiO3 Film Structures and the Target Form / N. V. Gaponenko [et al.] // Photonics. 2023. Vol. 10, No 4. https://doi.org/10.3390/photonics10040359.Gaponenko N. V., Staskov N. I., Sudnik L. V., Vityaz P. A., Luchanok A. R., Karnilava Y. D., et al. (2023) Upconversion Luminescence from Sol-Gel-Derived Erbium- and Ytterbium-doped BaTiO3 Film Structures and the Target Form. Photonics. 10 (4). https://doi.org/10.3390/photonics10040359.Фототок в структурах кремний/титанат стронция/никель / П. А. Холов [и др.] // Доклады БГУИР. 2018. № 1. С. 19–24.Kholov P. A., Gaponenko N. V., Golosov D. A., Zavadski S. M., Kolosnitsin B. S., Ivanov V. A., et al. (2018) Photocurrent in Silicon/Strontium Titanate/Nickel Structures. Doklady BSUIR. (1), 19–24 (in Russian).Anaraki, H. S. Photocurrent in Strontium Titanate Films on Silicon Substrates / H. S. Anaraki, N. V. Gaponenko, V. A. Ivanov // Journal of Applied Spectroscopy 2015. Vol. 82. P. 857–860. https://doi.org/10.1007/s10812-015-0194-9.Anaraki H. S., Gaponenko N. V., Ivanov V. A. (2015) Photocurrent in Strontium Titanate Films on Silicon Substrates. Journal of Applied Spectroscopy. 82, 857–860. https://doi.org/10.1007/s10812-015-0194-9.Оптические свойства многослойных пленочных структур BaTiO3/SiO2, сформированных золь-гель-методом / Н. В. Гапоненко [и др.] // Физика твердого тела. 2019. Т. 63, № 3. С. 528–532. DOI: 10.21883/FTT.2019.03.47246.197.Gaponenko N. V., Kholov P. A., Sukalin K. S., Raichenok T. F., Tikhomirov S. A., Subasri R., et al. (2019) Optical Properties of Multilayer BaTiO3/SiO2 Film Structures Formed by the Sol–Gel Method. Physics of the Solid State. 61, 397–401. https://doi.org/10.1134/S1063783419030120 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.