TY - JOUR ID - TI - Chemical, Morphological and Electrical Properties of Porous Silicon Prepared by Photelectrochemical Etching AU - Ban K. Mohamid AU - Uday M. Nayef AU - Zena F. Kadem PY - 2013 VL - 16 IS - 4 SP - 145 EP - 151 JO - Al-Nahrain Journal of Science مجلة النهرين للعلوم SN - 26635453 26635461 AB - In this work, the nanocrystalline porous silicon (PS) films is prepared by photoelectrochemical etching of n-type silicon wafer with different currents density (20, 35 and 50 mA/cm2) and etching time 15 min on the formation nano-sized pore array with a dimension of around few hundreds nanometric. The films were characterized by the measurement of FTIR spectroscopy and atomic force microscopy properties.Chemical fictionalization during the photoelectrochemical etching show on surface chemical composition of PS. The etching possesses inhomogeneous microstructures that contain a-Si clusters (Si3–Si–H) dispersed in amorphous silica matrix and (O-SiO, C-SiO). It is observed from the FTIR analyses that the Si dangling bonds of the as-prepared PS layer have large amount of Hydrogen to form weak (Si–H) bonds. The atomic force microscopy investigation shows the rough silicon surface; with increasing etching process (current density) porous structure nucleates which leads to an increase in the width (diameter) of surface pits. Consequently, the surface roughness also increases. The electrical properties of prepared PS; namely current density-voltage characteristics under dark, show that the pass current through the PS layer decreased by increasing the current density and etching time, due to increase the resistivity of PS layer. The PS layer shows a rectifying behaviour with different rectification ratio. C-V measurements demonstrate that the behaviour of the resulting junction is more like to Schottky junction. This study makes it clear that the charge carries depletion process occur in PS layer. Moreover, the charge carries decrease and width of depletion layer increase by increasing the current density.

في هذا البحث تم تحضير أغشية السليكون المسامي النانوية بطريقة التنميش الفوتوكهروكيميائي لرقائق السليكون من النوع المانح مع كثافة تيارات (20 و 35 و 50 ملي امبير/ سم2) لتكوين حفر بأحجام نانوية منظمة بحدود مئات قليلة من الأبعاد النانومترية وزمن تنمش ثابت 15 دقيقة وتم تشخيص الأغشية من مطيافية تحويلات فورير للأشعة تحت الحمراء وخواص مجهر القوى الذري. حيث تم تحديد المجاميع الفعالة الكيميائية خلال التنميش الكهروكيمياوي التي تظهر على سطح المركب الكيميائي للسليكون المسامي. ان عملية التنميش الكهروكيميائية الضوئية التي تحوي على تراكيب غير متجانسة في السليكون العشوائي مثل عناقيد (Si3-Si-H) وعلى مجموعات (O-SiO, C-SiO) المشتتة في السليكا العشوائية. من تحليلات تحويلات فورير للاشعة تحت الحمراء أظهرت أواصر السليكون المتدلية لطبقة السليكون المسامي كما تم ترسيبها حيث تحوي كمية كبيرة من الهيدروجين على شكل أواصر (Si-H) الضعيفة.أظهرت اختبارات مجهر القوى الذري على سطح السليكون ان نوى البنية المسامية التي تؤدي إلى زيادة في عرض (القطر) حفر السطح مع زيادة عملية التنميش (كثافة التيار). وبالتالي فإن الزيادة بخشونة السطح أيضا تزداد.الخصائص الكهربائية لطبقة السليكون المسامي المحضرة؛ اي خصائص تيار - جهد تحت الظلام٬ أظهرت ان التيار المار خلال طبقة السليكون المسامي يقل بزيادة كثافة التيار وزمن التنميش٬ نتيجةً لزيادة مقاومية طبقة السليكون المسامي. أوضحت طبقة السليكون المسامي سلوكاً تقويمياً مع نسب تقويم مختلفة. أظهرت قياسات سعة - جهد ان سلوك الوصلة الناتج اشبه بكثير بوصلة شوتكي. هذه الدراسة بينت حدوث عملية استنزاف لحاملات الشحنة في طبقة السليكون المسامي. علاوةً على ذلك٬ نقصان حاملات الشحنة وزيادة عرض منطقة الأستنزاف يحدث بزيادة كثافة التيار. ER -