O Instytucie

Tytuł: Engineering of Interface Barrier in Hybrid MXene/GaN Heterostructures for Schottky Diode Applications

Autorzy: D. Majchrzak, K. Kulinowski, W. Olszewski, R. Kuna, D. Hlushchenko, A. Piejko, M. Grodzicki, D. Hommel, R. Kudrawiec

Czasopismo: ACS Applied Materials & Interfaces

DOI: 10.1021/acsami.4c13225   

W artykule przedstawiono badania inżynierii bariery międzywierzchniowej w hybrydowych heterostrukturach MXene/GaN docelowo przeznaczonych do zastosowań w diodach Schottky'ego. Po raz pierwszy zastosowano bezkontaktową spektroskopię elektroodbiciową (CER) do analizy wbudowanych pól elektrycznych w heterostrukturach MXene/GaN obejmujących pięć różnych MXene (Cr₂C, Mo₂C, V₂C, V₄C₃, Ti₃C₂). Stwierdzono, że osadzanie MXene na GaN przesuwa poziom Fermiego, zwiększając w ten sposób wysokość bariery na międzywierzchnii  MXene/GaN. Bariery te badano również po wygżewaniu w temperaturze 750°C, wykazując zwiększoną stabilność i zwiększone wysokości bariery. Aby praktycznie zademonstrować tę koncepcję, wytworzono diody Schottky'ego z wykorzystaniem MXenes reprezentowanych przez Mo₂C i V₂C o najwyższej wysokości bariery, co zaowocowało ulepszoną wydajnością diody, w szczególności zmniejszonymi prądami upływu i zwiększonymi napięciami przewodzenia. Heterostruktury MXene/GaN badano przy użyciu bezkontaktowego elektroodbicia (CER) w celu określenia wbudowanego pola elektrycznego na międzywierzchniach MXene/GaN, spektroskopii fotoelektronów rentgenowskich (XPS) w celu analizy właściwości fizykochemicznych struktur MXene/GaN, spektroskopii fotoelektronów w ultrafiolecie (UPS) – w celu określenia energii jonizacji i pracy wyjścia, skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) – w celu analizy morfologii powierzchni po obróbce i wyżarzaniu oraz pomiarów prądu i napięcia (I–V) – w celu scharakteryzowania wydajności elektrycznej wytworzonych diod Schottky'ego MXene/GaN.

Oryginalność badań polega na:

• wykorzystaniu bezkontaktowego elektroodbicia (CER) do badania wbudowanych pól elektrycznych w heterostrukturach MXene/GaN.
• eksperymentalne określenie wysokości barier na międzywierzchni MXene/GaN.
• demonstracja stabilności MXene na GaN nawet po wyżarzaniu w wysokiej temperaturze.
• praktyczna zastosowanie poprzez wytwarzanie diod Schottky'ego MXene/GaN o zoptymalizowanych wysokościach bariery.