ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ НА ОСНОВІ ПЛІВКИ ВІДНОВЛЕНОГО ОКСИДУ ГРАФЕНУ ДЛЯ ФОТО- ТА РАДІАЦІЙНИХ ДЕТЕКТОРІВ
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2025.2.333193Ключові слова:
графеновий польовий транзистор, відновлений оксид графену, фоточутливість, детектор іонізуючого випромінюванняАнотація
Досліджено особливості використання діелектричних шарів SiO2, Al2O3 та HfO2 у польових транзисторах на основі плівки відновленого оксиду графену (RGO) для реєстрації видимого та іонізуючого випромінювання. На основі аналізу залежності струму стоку та опору плівки RGO від напруги затвора досліджено вплив діелектричного шару на електричні характеристики створених польових транзисторів у режимах постійного та змінного струму. Виявлено збільшення струму стоку, зменшення опору плівки RGO та зміщення точки нейтральності заряду у бік від’ємної напруги затвора під впливом опромінення білим світлом. Встановлено, що опромінення β-частинками та γ-квантами від джерела 226Ra зумовлює трансформацію вольт-фарадних характеристик отриманих польових транзисторів на основі плівки RGO внаслідок утворення електрично активних дефектів у діелектричному шарі. Обговорюється ефективність використання різних діелектричних шарів для створення фото- та радіаційних детекторів на основі графенових польових транзисторів.
Посилання
T. Buerkle, B.J. LaMeres, T. Kaiser, E. Gowens, L. Smoot, T. Heetderks, K. Schipf, L. Clem, S. Schielke, R. Luhr. Ionizing radiation detector for environmental awareness in FPGA-based flight computers. IEEE Sensors Journal, 12, pp. 2229–2236 (2012).
J. Roman-Raya, I. Ruiz-Garcia, P. Escobedo, A. J. Palma, D. Guirado, M. A. Carvajal. Light-dependent resistors as dosimetric sensors in radiotherapy. Sensors, 20, 1568 (2020).
D.C. Kim, H. Park. Ultraviolet photodetector using nanostructured hexagonal boron nitride with gold nanoparticles. Sensors, 25(3), 759 (2025).
I. Ruiz, G. Vizkelethy, A. E. McDonald, S. W. Howell, P. M. Thelen, M. D. Goldflam, T. E. Beechem. Detection of high energy ionizing radiation using deeply depleted graphene–oxide–semiconductor junctions. J. Appl. Phys., 132, 184503 (2022).
G. Kim, J. Huang, M.D. Hammig. An investigation of nanocrystalline semiconductor assemblies as a material basis for ionizing-radiation detectors. IEEE Trans. Nuc. Sci., 56, 841 (2009).
H. An, D. Li, S. Yang, X. Wen, C. Zhang, Z. Cao, J. Wang. Design and performance verification of a space radiation detection sensor based on graphene. Sensors, 21, 7753 (2021).
S. Nisar, S. Ajmal, G. Dastgeer, M. S. Zafar, I. Rabani, M. W. Zulfiqar, A. Al Souwaileh. Chemically doped-graphene FET photodetector enhancement via controlled carrier modulation with an iron(III)-chloride. Diamond and Related Materials, 145, 111089 (2024).
J.-S. Moon. Graphene field-effect transistor for radio-frequency applications: review. Carbon Letters, 13, pp. 17–22 (2012).
K. I. Bolotin, K. J. Sikes, Z. Jiang, M. Klima, G. Fudenberg, J. Hone, P. Kim, H. L. Stormer. Ultrahigh electron mobility in suspended graphene. Solid State Commun., 146, 351 (2008).
K. Nagashio, T. Yamashita, T. Nishimura, K. Kita, A. Toriumi. Electrical transport properties of graphene on SiO2 with specific surface structures. J. Appl. Phys., 110, 024513 (2011).
S. B. Touski, M. Hosseini. A comparative study of substrates disorder on mobility in the Graphene nanoribbon: charged impurity, surface optical phonon, surface roughness. Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 116, 113763 (2020).
E. H. Hwang, S. Adam, S. Das Sarma. Carrier transport in two-dimensional graphene layers. Phys. Rev. Lett., 98, 186806 (2007).
T. Ando. Screening effect and impurity scattering in monolayer graphene. J. Phys. Soc. Jpn., 75, 074716 (2006).
J. H. Chen, C. Jang, S. Adam, M. Fuhrer, E. Williams, M. Ishigami. Charged-impurity scattering in graphene. Nat. Phys., 4, 377 (2008).
A. Konar, T. Fang, D. Jena. Effect of high-κ gate dielectrics on charge transport in graphene-based field effect transistors. Phys. Rev. B, 82, 115452 (2010).
A. Newaz, Y. S. Puzyrev, B. Wang, S. T. Pantelides, K. I. Bolotin. Probing charge scattering mechanisms in suspended graphene by varying its dielectric environment. Nat. Commun., 3, 734 (2012).
I. B. Olenych, Y. Y. Horbenko, B. S. Sokolovskii. Effect of supporting layer on electrical characteristics of field-effect transistor based on reduced graphene oxide film. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 768(11), pp. 426–435 (2024).
I. B. Olenych, L. S. Monastyrskii. Photosensitive field-effect transistor based on reduced graphene oxide film. Sensor Electronics and Мicrosystem Technologies, 20(2), pp. 10–18 (2023). [in Ukrainian].
I. B. Olenych, Y. V. Boyko, O. S. Dzendzelyuk. Ionizing radiation detectors based on graphene field effect transistors. Journal of Physical Studies, 28(4), 4702 (2024). [in Ukrainian].
S. Xing, N. Zhang, Z. Song, Q. Shen, C. Lin. Preparation of hafnium oxide thin film by electron beam evaporation of hafnium incorporating a post thermal process. Microelectronic Engineering, 66, pp. 451–456 (2003).
I. B. Olenych, O. I. Aksimentyeva, L. S. Monastyrskii, Y. Y. Horbenko, M. V. Partyka. Electrical and photoelectrical properties of reduced graphene oxide – porous silicon nanostructures. Nanoscale Res. Lett., 12, 272 (2017).
A. A. Abakumov, I. B. Bychko, O. O. Voitsihovska, R. M. Rudenko, P. E. Strizhak. Tuning the surface area of reduced graphene oxide by modulating graphene oxide concentration during hydrazine reduction. Materials Letters, 354, 135417 (2024).
S. Pei, H. M. Cheng. The reduction of graphene oxide. Carbon, 50, pp. 3210–3228 (2012).
T. Hayasaka, A. Lin, V. C. Copa, Jr. L. P. Lopez, R. A. Loberternos, L. I. M. Ballesteros, Y. Kubota, Y. Liu, A. A. Salvador, L. Lin. An electronic nose using a single graphene FET and machine learning for water, methanol, and ethanol. Microsystems & Nanoengineering, 6, 50 (2020).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право на публікації переходить Видавцю.
