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Enregistrement W4285398665 · doi:10.1149/ma2022-01311329mtgabs

Thin Film Photodetectors Based on Zinc Oxide Nanoinks

2022· article· en· W4285398665 sur OpenAlexaff
Sahil Dawka, Pengjun Duan, Raju Sapkota, Christopher Papadopoulos

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2022
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueZnO doping and properties
Établissements canadiensUniversity of Victoria
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceThin filmPhotodetectorOptoelectronicsNanoparticleBand gapSubstrate (aquarium)Nanotechnology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Zinc oxide (ZnO) has many useful properties for electronics and optoelectronics including wide band gap, large exciton binding energy, low-cost, ease of processing and availability [1]. This has led to increased interest and development of thin film electronics, transparent conductors, solar cells, light-emitting diodes, lasers, photodetectors and various sensors based on ZnO materials [2, 3]. The high surface areas and tunable properties of ZnO nanostructures make them particularly suitable for applications such as sensing and photonic devices [4, 5]. In this work, we present results on nanostructured ZnO thin film photodetectors fabricated using nanoparticle inks (nanoinks) obtained via planetary ball milling (PBM) of bulk powders. PBM [6] is an emerging solution-based nanofabrication approach that can quickly produce nanoink suspensions at low-cost by nanoscale grinding, without complex processing and suitable for thin film coating of various materials on different substrates [7]. The thin film photodetector devices were fabricated by depositing PBM ZnO nanoink onto flat insulating glass substrates followed by contact formation as shown schematically in Fig. 1a: PBM was performed using ZnO powder in ethylene glycol (EG) or deionized (DI) water solvent (a.k.a. colloidal grinding) with zirconia grinding beads. The grinding speed and time were varied between 200 and 1000 rpm and 10 min. and 60 min., respectively. A few μL of the resulting ZnO nanoink was used to coat the substrate surface and dried at ~ 100 °C. Lastly, two electrical contacts to the resulting films were made using silver paint and copper tape. Analysis of ZnO films after deposition showed they consist of nanostructured particles with sizes reaching below 100 nm, as displayed in the scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) images in Fig. 1b, depending on grinding conditions (speed, time). The optical properties of the ZnO thin films were evaluated via photoluminescence measurements (Fig. 1c), which, in addition to interband transitions in the UV, displayed longer wavelength emission peaks due to surface and bulk defect states. Such deep level states are dependent on grinding parameters and thus allow the accessible spectrum for the nanostructured ZnO films to be extended into the visible region in a tunable manner. Two-terminal photoconductance data of the ZnO PBM nanoink thin film devices were obtained using a probe station and precision source-measure unit, with and without illumination, under ambient atmosphere and at room temperature. Fig. 1d shows current vs. voltage curves obtained for a typical photodetector device, which display current increasing proportional to incident light intensity. This behavior can be explained by electron-hole pair creation and desorption of surface oxygen species (leading to vacancies that act as donors) upon photon absorption, which leads to an increase in conductance. This is consistent with previous studies where ZnO thin films have been used for photoconductive sensor applications, validating PBM nanoink as a suitable synthesis technique for the active material in photodetectors. Compared to standard ZnO thin films, the PBM nanoink method allows both particle dimensions and surface states to be tailored and optimized for different photodetector applications in a straightforward manner by adjusting grinding conditions. In particular, both UV and visible light detection can be tuned via the solution-based ZnO nanoink approach presented without additional material/chemical processing. Such PBM nanoinks thus offer the potential of realizing low-cost photodetectors and multifunctional thin film coatings for applications in optoelectronics, imaging, environmental monitoring and communications. References [1] C. Klingshirn, Phys. Status Solidi B , 244 , 3027 (2007). [2] R. Chen and L. Lan, Nanotechnology , 30 , 312001 (2019). [3] J. Huang, A. Yin and Q. Zheng, Energy Environ. Sci. , 4 , 3861 (2011). [4] Y. Tu et al ., ACS Sens ., 5 , 3568 (2020). [5] W. Tian e t al ., Adv. Mater ., 25 , 4625 (2013). [6] C. F. Burmeister and A. Kwade, Chem Soc. Rev ., 42 , 7660 (2013). [7] R. Sapkota, J. Zou, S. Dawka, J. E. Bobak and C. Papadopoulos, Appl. Nanosci ., 8 , 1437 (2018). Figure 1

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesCharge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,605
Score d'incertitude au seuil0,999

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,020
Tête enseignante GPT0,230
Écart entre enseignants0,210 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2022
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