Effect of nano-carbon dispersions on signal in silicon-based sensor structure with photoelectrical transducer principle

Abstract

We identified different nano-carbon species such as graphene nanoplatelets, graphite flakes and carbon nanotubes dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone using a novel sensor structure based on a "deep" silicon barrier working as a photoelectrical transducer. Each nano-carbon particle has specific signature in both 2D photocurrent distribution and photocurrent dependences on bias changing surface band-bending. Additionally, all nano-carbon particles have characteristic features in the time-dependent evolution of photocurrent. The obtained results can be explained by the influence of nano-carbon molecules' local electric field on the recombination parameters of defect centers on the silicon surface.

Differentiation of Bone Mesenchymal Stem Cells Into Vascular Endothelial Cell-Like Cells Using Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes

“…The SEM results show that EDC has an elliptical or irregular granule shape ( Figures 3A1,A2 ) embedded in the SWNTs matrix ( Figures 3B1–D2 ). In addition, EDC appears uniformly distributed throughout the composites, attributed to phase separation during the ultrasonication and centrifugation processes ( Manilov et al, 2019 ). Additionally, the numbers of SWNTs and EDC were increased with an increase in the SWNTs concentration.…”

COMPARATIVE ANALYZE OF THE EFFICIENCY OF THE SENSOR STRUCTURES BASED ON “DEEP” SILICON p-n JUNCTION WITH ACTIVE LAYERS OF DIFFERENT ELECTRICAL CONDUCTIVITY TYPE

“…Одним із нових підходів до створення сенсорних структур із фотоелектричним принципом перетворення, поряд із добре вивченими структурами типу LAPS [3] (потенціометричний сенсор із світловою адресацією), є використання глибокого кремнієвого n-p переходу. В роботах [4,5] показано, що у випадку освітлення базової області структури світлом, яке сильно поглинається в при поверхневій області, фотострум суттєво залежить від рекомбінаційних характеристик робочої поверхні. Цей ефект можна математично формалізувати використовуючи поняття ефективної швидкості рекомбінації [4][5][6].…”

“…В роботах [4,5] показано, що у випадку освітлення базової області структури світлом, яке сильно поглинається в при поверхневій області, фотострум суттєво залежить від рекомбінаційних характеристик робочої поверхні. Цей ефект можна математично формалізувати використовуючи поняття ефективної швидкості рекомбінації [4][5][6]. Зв'язок між зміною ефективної швидкості поверхневої рекомбінації та зміною зарядового стану робочої поверхні внаслідок адсорбції можна розглядати в рамках наближень теорії Стівенсона-Кейса, яка дозволяє взяти до уваги можливі зміни поверхневого вигину зон, концентрації, перерізів захоплення та енергетичного положення рівня рекомбінації [6].…”

“…Адсорбційна ефективність робочої поверхні в структурах може бути збільшена внаслідок створення тонких наноструктурованих шарів. З іншого боку експериментально продемонстровано придатність таких сенсорних структур з модифікованою робочою поверхнею для детекції карбонових нанотрубок у водному розчині сульфазолу чи створення складних сенсорних систем типу електронний ніс [4,5]. Зауважимо, що "рекомбінаційний сенсор" такого типу має більш просту структуру у по-рівнянні з LAPS та дозволяє використовувати газові аналіти.…”

“…В роботі [4] обґрунтовано вибір оптимальної довжини дифузії, рівня та профілю легування в базовій області "глибокого" p-n переходу; зокрема показано, що товщина базової області повинна бути більша або близькою до довжини дифузії неосновних носіїв, профіль легування доцільно обирати рівномірним, більшій довжині дифузії відповідає вища ефективність сенсорної структури.…”