Rok: 2025

Titulná strana v ACS Applied Electronic Materials

Posted on by Mario Kotlár

Publikácia Graphene-ZnO Thin-Film Heterostructure-Based Efficient UV Photosensors, na ktorej sme sa autorsky podieľali, bola nedávno umiestnená na titulnú stranu časopisu ACS Applied Electronic Materials . Dr. Ravi K. Biroju, hlavný autor publikácie, vysvetľuje, že daná práca demonštruje prípravu van der Waalsovej heteroštruktúry grafén/ZnO v podobe tenkej vrstvy metódou CVD. Ak skombinujeme priamy polovodičový materiál s veľkou šírkou zakázaného pásma ako ZnO a vodivú vrstvu grafénu, dostaneme platformu s možnosťami jej aplikácie v oblasti fotosenzorov, alebo plynových senzorov. V prípade osvetlenia danej štruktúry dôjde k efektívnej separácii svetlom generovaných elektrón-dierových párov lokálnym elektrickým poľom, čo efektívne potlačí ich rekombináciu a zvýši životnosť nosičov náboja. Výsledkom je k zvýšenie hustoty nosičov náboja. Ďalej to vedie k zníženiu Schottkyho bariéry medzi tenkou vrstvou ZnO a grafénom, čo zlepšuje transport nosičov náboja. Výsledkom je vysoký pomer prúdov osvetlenej a neosvetlenej štruktúry Ilight/Idark , oveľa väčší než pre samotné tenké vrstvy, alebo nanoštruktúry ZnO.

Graphene-ZnO Thin-Film Heterostructure-Based Efficient UV Photosensors

Graphene-ZnO Thin-Film Heterostructure-Based Efficient UV Photosensors

Posted on by Viliam Vretenár

Ravi K. Biroju*, Sanat Nalini Paltasingh, Mihir Ranjan Sahoo, Soumen Dhara, Dipak Maity, Viliam Vretenár, P. K. Giri, Tharangattu N. Narayanan, Saroj Kumar Nayak

In: ACS Applied Electronic Materials

https://doi.org/10.1021/acsaelm.5c00348

Abstract

Graphene-based ZnO thin-film hybrids (GR-ZnO) have shown interesting properties for electronic and optoelectronic applications, such as enhanced UV photodetection and photocatalysis. The interaction and explicit role of large-area single-layer chemical vapor deposition (CVD)-grown graphene in the improved photophysical properties in such a kind of GR-ZnO hybrids have not been well-understood in recent reports. In the present work, we fabricated a photosensor made with large-area monolayer CVD GR-ZnO thin-film hybrids, which showed improved UV photodetection with high values of UV sensitivity and responsivity compared to bare ZnO films. The GR-ZnO thin-film hybrid photosensors demonstrated about a 20 time improvement in photoresponsivity (9.87 × 103 A/W) compared to the bare ZnO thin film (4.93 × 102 A/W). We investigated the origin of the high photosensitivity of GR-ZnO, and it is explained based on a comparatively large absorption coefficient, enhancement of the number of photogenerated carriers, and a reduction of the recombination rates of these carriers based on density functional theory (DFT) calculations. The high mobility of the graphene layer provides an efficient and faster charge transfer pathway for photogenerated carriers at the interface between ZnO and the graphene layers.