1
|
Aramo C, Ambrosio A, Ambrosio M, Boscardin M, Castrucci P, Crivellari M, Cilmo M, De Crescenzi M, De Nicola F, Fiandrini E, Grossi V, Maddalena P, Passacantando M, Santucci S, Scarselli M, Valentini A. Observation of a photoinduced, resonant tunneling effect in a carbon nanotube-silicon heterojunction. BEILSTEIN JOURNAL OF NANOTECHNOLOGY 2015; 6:704-710. [PMID: 25821710 PMCID: PMC4362292 DOI: 10.3762/bjnano.6.71] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/30/2014] [Accepted: 02/12/2015] [Indexed: 06/04/2023]
Abstract
A significant resonant tunneling effect has been observed under the 2.4 V junction threshold in a large area, carbon nanotube-silicon (CNT-Si) heterojunction obtained by growing a continuous layer of multiwall carbon nanotubes on an n-doped silicon substrate. The multiwall carbon nanostructures were grown by a chemical vapor deposition (CVD) technique on a 60 nm thick, silicon nitride layer, deposited on an n-type Si substrate. The heterojunction characteristics were intensively studied on different substrates, resulting in high photoresponsivity with a large reverse photocurrent plateau. In this paper, we report on the photoresponsivity characteristics of the device, the heterojunction threshold and the tunnel-like effect observed as a function of applied voltage and excitation wavelength. The experiments are performed in the near-ultraviolet to near-infrared wavelength range. The high conversion efficiency of light radiation into photoelectrons observed with the presented layout allows the device to be used as a large area photodetector with very low, intrinsic dark current and noise.
Collapse
Affiliation(s)
- Carla Aramo
- INFN, Sezione di Napoli, Via Cintia 2, 80126 Napoli, Italy
| | - Antonio Ambrosio
- CNR-SPIN U.O.S. di Napoli and Dipartimento di Scienze Fisiche, Università degli Studi di Napoli “Federico II”, Via Cintia 2, 80126 Napoli, Italy
| | | | - Maurizio Boscardin
- Centro per Materiali e i Microsistemi Fondazione Bruno Kessler (FBK), Trento, Via Sommarive 18, 38123 Povo di Trento, Italy
| | - Paola Castrucci
- INFN, Sezione di Roma “Tor Vergata”, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Roma, Italy
| | - Michele Crivellari
- Centro per Materiali e i Microsistemi Fondazione Bruno Kessler (FBK), Trento, Via Sommarive 18, 38123 Povo di Trento, Italy
| | - Marco Cilmo
- INFN, Sezione di Napoli, Via Cintia 2, 80126 Napoli, Italy
| | - Maurizio De Crescenzi
- INFN, Sezione di Roma “Tor Vergata”, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Roma, Italy
| | - Francesco De Nicola
- INFN, Sezione di Roma “Tor Vergata”, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Roma, Italy
| | - Emanuele Fiandrini
- INFN, Sezione di Perugia, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Perugia, Piazza Università 1, 06100 Perugia, Italy
| | - Valentina Grossi
- INFN, Sezione di L’Aquila, Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche, Università degli Studi dell’Aquila, Via Vetoio, 67100 Coppito, L’Aquila, Italy
| | - Pasqualino Maddalena
- INFN, Sezione di Napoli and Dipartimento di Scienze Fisiche, Università degli Studi di Napoli “Federico II”, Via Cintia 2, 80126 Napoli, Italy
| | - Maurizio Passacantando
- INFN, Sezione di L’Aquila, Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche, Università degli Studi dell’Aquila, Via Vetoio, 67100 Coppito, L’Aquila, Italy
| | - Sandro Santucci
- INFN, Sezione di L’Aquila, Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche, Università degli Studi dell’Aquila, Via Vetoio, 67100 Coppito, L’Aquila, Italy
| | - Manuela Scarselli
- INFN, Sezione di Roma “Tor Vergata”, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”, Via della Ricerca Scientifica 1, 00133 Roma, Italy
| | - Antonio Valentini
- INFN, Sezione di Bari and Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Bari, Via Amendola 173, 70126 Bari, Italy
| |
Collapse
|