Yeni nesil fotodedektör cihaz uygulamaları için metal oksit ince filmlerin üretimi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, farklı oranlarda Tungsten (W) katkılanmış ZnO ince filmler, (100) yönelimli p-tipi Si (p-Si) alt tabakalar üzerine sol-jel spin kaplama yöntemi ile 500 °C sıcaklıkta başarıyla sentezlenmiştir. W/Zn atomik oranı %0–4 aralığında değiştirilmiş ve özellikle %2 W katkılı ZnO (WZO) filminin UV fotodedektör performansı açısından en uygun özellikleri sunduğu belirlenmiştir. Bu heteroeklem yapılar karanlık ortamda diyot benzeri doğrultucu davranış sergilemiş; %2 W katkılı örnek, ±5 V'de 5587 doğrultma oranı, 3.84 A/W duyarlılık ve 365 nm dalga boyunda 0.5 mW/cm² UV ışınımı altında 34 fotosensitivite değeri ile en yüksek performansı göstermiştir. Bu bağlamda, W katkısının taşıyıcı ayrışması ve rekombinasyonun bastırılması yoluyla detektör performansı üzerinde belirgin etkisi olduğu görülmüştür. İkinci aşamada, optimize edilen %2 W katkılı ZnO/p-Si fotodedektör yapısı üzerine gümüş nanoparçacıklar (Ag NP) kaplanmıştır. Yüzey ve kesit SEM görüntüleri, Ag NP'lerin homojen bir şekilde kaplandığını ve toplam film kalınlığının 167 nm olduğunu göstermiştir. UV-Görünür bölge spektroskopisi sonuçları, Ag NP kaplı WZO filminin %79.5 ortalama geçirgenliğe sahip olduğunu ve yasak enerji aralığının 3.17 eV olduğunu ortaya koymuştur. Ag NP entegrasyonu ile cihazın optoelektronik performansı önemli ölçüde artmış; duyarlılık 4.83 A/W, fotosensitivite 60.82 ve dedektivite 5.06 × 10¹² Jones değerlerine ulaşmıştır. Elde edilen bulgular, hem uygun W katkılama oranının hem de metal nanoparçacık entegrasyonunun ZnO/Si tabanlı UV fotodedektörlerin performansını artırmada kritik öneme sahip olduğunu göstermektedir.