Study of the Sensor Properties of Ordered ZnO Nanorod Arrays for the Detection of UV Radiation

M. V. Evstafieva; Евстафьева М. В.; M. A. Knyazev; Князев М. А.; V. I. Korepanov; Корепанов В. И.; A. N. Red’kin; Редькин А. Н.; D. V. Roschupkin; Рощупкин Д. В.; E. E. Yakimov; Якимов Е. Е.

doi:10.31857/S0544126923700436

Исследование сенсорных свойств упорядоченных массивов наностержней ZnO для детектирования УФ-излучения

Авторы: Евстафьева М.В.¹, Князев М.А.¹, Корепанов В.И.¹, Редькин А.Н.¹, Рощупкин Д.В.¹, Якимов Е.Е.¹
Учреждения:
1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук
Выпуск: Том 52, № 4 (2023)
Страницы: 322-328
Раздел: СЕНСОРЫ
URL: https://medbiosci.ru/0544-1269/article/view/138577
DOI: https://doi.org/10.31857/S0544126923700436
EDN: https://elibrary.ru/HZVUIQ
ID: 138577

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Оксид цинка – один из наиболее перспективных материалов, применяемых для создания приборов ультрафиолетового (УФ) диапазона. В настоящей статье исследованы сенсорные свойства упорядоченных массивов наностержней ZnO, выращенных методом химического осаждения из газовой фазы. Дана оценка их возможного применения в качестве индикатора УФ-излучения для контроля дозы УФ-излучения, как от естественных, так и от искусственных источников света. Данные рентгеновской дифракции, спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) и катодолюминесценции (КЛ) демонстрируют высокое качество наностержней. На основе массива наностержней ZnO был изготовлен прототип датчика, основанный на изменении проводимости ZnO под действием УФ-излучения. Сопоставление отклика такого датчика с показаниями УФ-радиометра показало высокую корреляцию.

Ключевые слова

массивы наностержней ZnO, широкозонный полупроводник, сенсорные свойства, УФ детекторы, фоточувствительность

Список литературы

Altmeyer P., Hoffmann K., Stücker M., Freitag M. Skin Cancer and UV Radiation. Springer; 1997.
Özgür Ü., Alivov Y.I., Liu C., Teke A., Reshchikov M.A., Doğan S. et al. A comprehensive review of ZnO materials and devices // J. Applied Physics. 2005. P. 041301. https://doi.org/10.1063/1.1992666
Yi F., Liao Q., Yan X., Bai Z., Wang Z., Chen X. et al. Simple fabrication of a ZnO nanorod array UV detector with a high performance // Physica E Low Dimens Syst Nanostruct. 2014. V. 61. P. 180–184.
Rodwihok C., Choopun S., Ruankham P., Gardchareon A., Phadungdhitidhada S., Wongratanaphisan D. UV sensing properties of ZnO nanowires/nanorods // Applied Surface Science. 2019. P. 159–165. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.11.056
Sang L., Liao M., Sumiya M. A comprehensive review of semiconductor ultraviolet photodetectors: from thin film to one-dimensional nanostructures // Sensors. 2013. V. 13. P. 10482–10518.
Wei A., Pan L., Huang W. Recent progress in the ZnO nanostructure-based sensors // Materials Science and Engineering: B. 2011. P. 1409–1421. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2011.09.005
Kushwaha A., Aslam M. Defect induced high photocurrent in solution grown vertically aligned ZnO nanowire array films // J. Applied Physics. 2012. P. 054316. https://doi.org/10.1063/1.4749808
Reddy N.K., Ahsanulhaq Q., Kim J.H., Devika M., Hahn Y.B. Selection of non-alloyed ohmic contacts for ZnO nanostructure based devices // Nanotechnology. 2007. V. 18. P. 445710.
Serrano J., Manjón F.J., Romero A.H., Widulle F., Lauck R., Cardona M. Dispersive phonon linewidths: the E2 phonons of ZnO // Phys Rev Lett. 2003. V. 90. P. 055510.
McCluskey M.D. Defects in ZnO. Defects in Advanced Electronic Materials and Novel Low Dimensional Structures. 2018. P. 1–25. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-102053-1.00001-6
Shasti M., Dariani R.S. Study of growth time and post annealing effect on the performance of ZnO nanorods ultraviolet photodetector // J. Applied Physics. 2017. P. 064503. https://doi.org/10.1063/1.4975674
Redkin A.N., Yakimov E.E., Evstafieva M.V., Yakimov E.B. Grown and characterization of ZnO aligned nanorod arrays for sensor applications // Energies. 2021. V. 14. P. 3750.
Hullavarad S., Hullavarad N., Look D., Claflin B. Persistent Photoconductivity Studies in Nanostructured ZnO UV Sensors. Nanoscale Research Letters. 2009. https://doi.org/10.1007/s11671-009-9414-7
Al-Asadi A.S., Henley L.A., Ghosh S., Quetz A., Dubenko I., Pradhan N. et al. Fabrication and characterization of ultraviolet photosensors from ZnO nanowires prepared using chemical bath deposition method // J. App-l. Phys. 2016. V. 119. P. 084306.
Barbagiovanni E.G., Strano V., Franzò G., Crupi I., Mirabella S. Photoluminescence transient study of surface defects in ZnO nanorods grown by chemical bath deposition // Applied Physics Letters. 2015. P. 093108. https://doi.org/10.1063/1.4914067
Li Y., Della Valle F., Simonnet M., Yamada I., Delaunay J.-J. Competitive surface effects of oxygen and water on UV photoresponse of ZnO nanowires // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 94. P. 023110.
Li Y., Della Valle F., Simonnet M., Yamada I., Delaunay J.-J. High-performance UV detector made of ultra-long ZnO bridging nanowires // Nanotechnology. 2009. V. 20. P. 045501.