Changing the thickness of two layers: i-ZnO nanorods, p-Cu2O and its influence on the carriers transport mechanism of the p-Cu2O/i-ZnO nanorods/n-IGZO heterojunction

Abstract

In this study, two layers: i-ZnO nanorods and p-Cu2O were fabricated by electrochemical deposition. The fabricating process was the initial formation of ZnO nanorods layer on the n-IGZO thin film which was prepared by sputtering method, then a p-Cu2O layer was deposited on top of rods to form the p-Cu2O/i-ZnO nanorods/n-ZnO heterojunction. The XRD, SEM, UV–VIS, I–V characteristics methods were used to define structure, optical and electrical properties of these heterojunction layers. The fabricating conditions and thickness of the Cu2O layers significantly affected to the formation, microstructure, electrical and optical properties of the junction. The length of i-ZnO nanorods layer in the structure of the heterojunction has strongly affected to the carriers transport mechanism and performance of this heterojunction.

Diseño sostenible de materiales cerámicos multifuncionales para el suministro eléctrico de baja potencia.

“…Por ejemplo, el silicio, materia prima base, es un material abundante en la naturaleza que puede llegar a tener una eficiencia mayor al 25 % con un tiempo de vida aproximado de 20 años (Ibánez Plana et al, 2004). Sin embargo, los inconvenientes de este tipo de celdas solares están asociados al proceso de refinamiento del silicio y su elevado coste (Ke et al, 2016;Yuhas & Yang, 2009 Leszek Adam Dobrzański et al, 2016;Grace et al, 2017;Katz, 2006;Martín, 2017;Paulo et al, 2016) Específicamente, dentro del grupo de las celdas solares de segunda generación, o también llamadas de película delgada, se encuentran las celdas solares del tipo heterounión. Este tipo de celdas solares surgen como una alternativa a las celdas solares de silicio debido a que presentan alta rentabilidad, procesos de fabricación fáciles y sencillos, confiabilidad en las propiedades del material y bajo coste de fabricación (Eom, Kim, Lee, & Seo, 2015;Ke et al, 2016;Sampaio & González, 2017).…”

“…Sus materiales base, ZnO y Cu2O, son baratos, no tóxicos, químicamente estables y abundantes en la naturaleza (Nelly Maria Rosas-Laverde & Pruna, 2019). Además, son semiconductores con buena estabilidad térmica, buenas propiedades fotoeléctricas, de bajo coste y que pueden llegar a tener una eficiencia de conversión del orden del 20 % (Ke et al, 2016).…”

“…El Cu2O puede obtenerse por métodos como electrodeposición, oxidación química, pulverización catódica reactiva, por láser pulsado y deposición química en fase de vapor (Ke et al, 2016). El método de electrodeposición mediante el control de ciertos parámetros (pH, temperatura, potencial o intensidad) permite ajustar y controlar la orientación, la forma cristalográfica y la morfología de las nanoestructuras depositadas de Cu2O (Cembrero-Coca et al, 2017;R.…”

“…El Cu2O puede ser utilizado en biosensores, sensores de gas o en la degradación de contaminantes orgánicos (Cembrero-Coca et al, 2017). Además, puede utilizarse en aplicaciones fotovoltaicas como material absorbente de la radiación debido a que presenta un coeficiente de absorción más alto que el del silicio monocristalino, en la región del visible (Ke et al, 2016;Lahmar et al, 2017); con una eficiencia de conversión teórica del 23 % (D. C. Perng et al, 2017). Desde hace aproximadamente 30 años el óxido de zinc (ZnO) ha ganado especial interés debido a que puede utilizarse en diversos productos tales como pinturas, cosméticos, productos farmacéuticos, fabricación de plásticos y caucho; y en electrónica (Pauporté, 2017).…”

“…Respecto de sus propiedades optoelectrónicas es un semiconductor intrínseco tipo n (tiene más electronesportadores de carga negativa en su estructura), con una banda prohibida ≈ 3.37 eV que corresponde a una energía de enlace de 60 meV a temperatura ambiente (Arslan, Hür, Ilican, Caglar, & Caglar, 2014;Bai, Liu, Liu, & Zhang, 2017;Dongyun Guo & Ju, 2016;X. Jiang et al, 2015;Kathalingam, Vikraman, Kim, & Park, 2017;Ke et al, 2016;Messaoudi et al, 2015;Pauporté, 2017 (Durmus, Kurt, & Durmus, 2019). Dadas sus excelentes propiedades ópticas, eléctricas, alta área superficial, alta transmitancia en la región del infrarrojo y una alta concentración de electrones el ZnO puede ser utilizado en aplicaciones fotovoltaicas, optoelectrónicas y piezoeléctricas (Arslan et al, 2014;Lahmar et al, 2017;Pauporté, 2017;Pauporté & Lincot, 2000).…”