Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2021

02.01.2021

Systematic study of Ni, Cu co-doped ZnO nanoparticles for UV photodetector application

verfasst von: R. Priya, Prakhar Sahay, Nishtha Saxena, Parasmani Rajput, Vipin Chawla, Rohit Sharma, O. P. Sinha, Richa Krishna

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 2/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

ZnO nanoparticles co-doped simultaneously with Ni and Cu at concentrations varying between 0 and 10% were synthesized by wet chemical method. The resulting nanoparticles were less than ~ 60 nm. At 5% Ni + 5% Cu co-doping, enhanced visible luminescence between 380 nm – 460 nm is seen. Coupled with a low bandgap of 3.4 eV, they result in conducive optical properties for application of this material as UV Photodetector. Marginal changes in bond length (~ 0.003 Å) and c/a ratio (~ 0.002 Å), along with absence of impurity phases reflect its microstructural superiority. Morphological studies indicate marginal reduction of interplanar spacing due to doping, thus, forming uniform crystalline nanoparticles. The nominal composition of Zn, O, Ni and Cu without any impurity phases remains intact. An overall blue shift in absorption peak for all samples than bulk ZnO is observed, emerging due to size effects. However, at doping concentrations higher than 5%, Cu (111) and Ni (200) phases are seen due to clustering. Electrical studies under UV exposure are in agreement with the characterization studies on the sample, showing highest responsivity, current gain and high quantum efficiency values of 10.003 mA, 1.0421 and 3.146% respectively. These properties enable 5% Ni + 5% Cu co-doped ZnO nanoparticles to be explored for use as a material for optoelectronic devices like UV Photodetector.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat M. Ghosh, M. Kurian, P. Veerender, N. Padma, D.K. Aswal, S.K. Gupta, J.V. Yakhmi, AIP Conf. Proc. 1313, 394 (2010) M. Ghosh, M. Kurian, P. Veerender, N. Padma, D.K. Aswal, S.K. Gupta, J.V. Yakhmi, AIP Conf. Proc. 1313, 394 (2010)
2.
Zurück zum Zitat F.J. Liu, Z.F. Hu, J. Sun, Z.J. Li, H.Q. Huang, J.W. Zhao, X.Q. Zhang, Y.S. Wang, Solid State Electron. 68, 90 (2012)CrossRef F.J. Liu, Z.F. Hu, J. Sun, Z.J. Li, H.Q. Huang, J.W. Zhao, X.Q. Zhang, Y.S. Wang, Solid State Electron. 68, 90 (2012)CrossRef
3.
4.
Zurück zum Zitat S. Thakur, J. Kumar, J. Sharma, N. Sharma, P. Kumar, J. Optoelectron. Adv. Mater. 15, 989 (2013) S. Thakur, J. Kumar, J. Sharma, N. Sharma, P. Kumar, J. Optoelectron. Adv. Mater. 15, 989 (2013)
5.
Zurück zum Zitat M. AC and R. B, J. Mater. Sci. Eng. 05, (2016) M. AC and R. B, J. Mater. Sci. Eng. 05, (2016)
6.
Zurück zum Zitat F. Farahbod, N. Bagheri, F. Madadpour, J. Nanotechnol. Eng. Med. 4, 1 (2013) F. Farahbod, N. Bagheri, F. Madadpour, J. Nanotechnol. Eng. Med. 4, 1 (2013)
7.
Zurück zum Zitat H. Sun, S.-U. Jen, S.-C. Chen, S.-S. Ye, X. Wang, J. Phys. D Appl. Phys. 50, 045102 (2017)CrossRef H. Sun, S.-U. Jen, S.-C. Chen, S.-S. Ye, X. Wang, J. Phys. D Appl. Phys. 50, 045102 (2017)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat N. Saxena, P. Manzhi, R.J. Choudhary, S. Upadhyay, S. Ojha, G.R. Umapathy, V. Chawla, O.P. Sinha, R. Krishna, Vacuum 177, 109369 (2020)CrossRef N. Saxena, P. Manzhi, R.J. Choudhary, S. Upadhyay, S. Ojha, G.R. Umapathy, V. Chawla, O.P. Sinha, R. Krishna, Vacuum 177, 109369 (2020)CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat S. Ghosh, P. Srivastava, B. Pandey, M. Saurav, P. Bharadwaj, D.K. Avasthi, D. Kabiraj, S.M. Shivaprasad, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 90, 765 (2008)CrossRef S. Ghosh, P. Srivastava, B. Pandey, M. Saurav, P. Bharadwaj, D.K. Avasthi, D. Kabiraj, S.M. Shivaprasad, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 90, 765 (2008)CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat F. Omnès, E. Monroy, E. Muñoz, J.-L. Reverchon, Gall. Nitride Mater. Devices II 6473, 64730E (2007)CrossRef F. Omnès, E. Monroy, E. Muñoz, J.-L. Reverchon, Gall. Nitride Mater. Devices II 6473, 64730E (2007)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat D. Theyvaraju, S. Muthukumaran, Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures 74, 93 (2015)CrossRef D. Theyvaraju, S. Muthukumaran, Phys. E Low-Dimensional Syst. Nanostructures 74, 93 (2015)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat C.J.S. N, D. A, and P. D, J. Nanomed. Nanotechnol. 08, (2017) C.J.S. N, D. A, and P. D, J. Nanomed. Nanotechnol. 08, (2017)
16.
Zurück zum Zitat S. Anandan, S. Muthukumaran, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26, 4298 (2015)CrossRef S. Anandan, S. Muthukumaran, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26, 4298 (2015)CrossRef
17.
18.
19.
Zurück zum Zitat M. Ristić, S. Musić, M. Ivanda, S. Popović, J. Alloys Compd. 397, 4 (2005)CrossRef M. Ristić, S. Musić, M. Ivanda, S. Popović, J. Alloys Compd. 397, 4 (2005)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat N. Scarisoreanu, D.G. Matei, G. Dinescu, G. Epurescu, C. Ghica, L.C. Nistor, M. Dinescu, Appl. Surf. Sci. 247, 518 (2005)CrossRef N. Scarisoreanu, D.G. Matei, G. Dinescu, G. Epurescu, C. Ghica, L.C. Nistor, M. Dinescu, Appl. Surf. Sci. 247, 518 (2005)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat R.C. Wang, C.C. Tsai, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 94, 241 (2009)CrossRef R.C. Wang, C.C. Tsai, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 94, 241 (2009)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat A. Shetty, K.K. Nanda, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 109, 151 (2012)CrossRef A. Shetty, K.K. Nanda, Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 109, 151 (2012)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat O. Singh, N. Kohli, R.C. Singh, Sensors Actuators, B Chem. 178, 149 (2013)CrossRef O. Singh, N. Kohli, R.C. Singh, Sensors Actuators, B Chem. 178, 149 (2013)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat S. Anandan, S. Muthukumaran, M. Ashokkumar, Superlattices Microstruct. 74, 247 (2014)CrossRef S. Anandan, S. Muthukumaran, M. Ashokkumar, Superlattices Microstruct. 74, 247 (2014)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat B. Benhaoua, A. Rahal, S. Benramache, Superlattices Microstruct. 68, 38 (2014)CrossRef B. Benhaoua, A. Rahal, S. Benramache, Superlattices Microstruct. 68, 38 (2014)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat R.K. Chandrakar, R.N. Baghel, V.K. Chandra, B.P. Chandra, Superlattices Microstruct. 86, 256 (2015)CrossRef R.K. Chandrakar, R.N. Baghel, V.K. Chandra, B.P. Chandra, Superlattices Microstruct. 86, 256 (2015)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat P. Scherrer, Nachrichten von Der Gesellschaft Der Wissenschaften Zu Göttingen, Math. Klasse 98 (1918) P. Scherrer, Nachrichten von Der Gesellschaft Der Wissenschaften Zu Göttingen, Math. Klasse 98 (1918)
31.
32.
Zurück zum Zitat L. Bruno Chandrasekar, P. Raji, R. Chandramohan, R. Vijayalakshmi, G. Devi, P. Shunmugasundram, P. Sindhu, J. Nanoelectron. Optoelectron. 8, 369 (2013)CrossRef L. Bruno Chandrasekar, P. Raji, R. Chandramohan, R. Vijayalakshmi, G. Devi, P. Shunmugasundram, P. Sindhu, J. Nanoelectron. Optoelectron. 8, 369 (2013)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat S. Kumar, K. Asokan, R.K. Singh, S. Chatterjee, D. Kanjilal, A.K. Ghosh, RSC Adv. 4, 62123 (2014)CrossRef S. Kumar, K. Asokan, R.K. Singh, S. Chatterjee, D. Kanjilal, A.K. Ghosh, RSC Adv. 4, 62123 (2014)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat A. Rahmati, A. Balouch Sirgani, M. Molaei, M. Karimipour, Eur. Phys. J. Plus 129, 250 (2014)CrossRef A. Rahmati, A. Balouch Sirgani, M. Molaei, M. Karimipour, Eur. Phys. J. Plus 129, 250 (2014)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat N.Y. Garces, L. Wang, L. Bai, N.C. Giles, L.E. Halliburton, G. Cantwell, Appl. Phys. Lett. 81, 622 (2002)CrossRef N.Y. Garces, L. Wang, L. Bai, N.C. Giles, L.E. Halliburton, G. Cantwell, Appl. Phys. Lett. 81, 622 (2002)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat T.M. Hammad, J.K. Salem, R.G. Harrison, R. Hempelmann, N.K. Hejazy, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 24, 2846 (2013)CrossRef T.M. Hammad, J.K. Salem, R.G. Harrison, R. Hempelmann, N.K. Hejazy, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 24, 2846 (2013)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat L.B. Duan, G.H. Rao, Y.C. Wang, J. Yu, T. Wang, J. Appl. Phys. 104, 013909 (2008)CrossRef L.B. Duan, G.H. Rao, Y.C. Wang, J. Yu, T. Wang, J. Appl. Phys. 104, 013909 (2008)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat X.B. Wang, C. Song, K.W. Geng, F. Zeng, F. Pan, Appl. Surf. Sci. 253, 6905 (2007)CrossRef X.B. Wang, C. Song, K.W. Geng, F. Zeng, F. Pan, Appl. Surf. Sci. 253, 6905 (2007)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat S.I. Zabinsky, J.J. Rehr, A. Ankudinov, R.C. Albers, M.J. Eller, Phys. Rev. B 52, 2995 (1995)CrossRef S.I. Zabinsky, J.J. Rehr, A. Ankudinov, R.C. Albers, M.J. Eller, Phys. Rev. B 52, 2995 (1995)CrossRef
40.
41.
Zurück zum Zitat S. Kumar, S. Basu, B. Rana, A. Barman, S. Chatterjee, S.N. Jha, D. Bhattacharyya, N.K. Sahoo, A.K. Ghosh, J. Mater. Chem. C 2, 481 (2014)CrossRef S. Kumar, S. Basu, B. Rana, A. Barman, S. Chatterjee, S.N. Jha, D. Bhattacharyya, N.K. Sahoo, A.K. Ghosh, J. Mater. Chem. C 2, 481 (2014)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat J.H. Jun, H. Seong, K. Cho, B.-M.M. Moon, S. Kim, Ceram. Int. 35, 2797 (2009)CrossRef J.H. Jun, H. Seong, K. Cho, B.-M.M. Moon, S. Kim, Ceram. Int. 35, 2797 (2009)CrossRef
43.
Zurück zum Zitat M. Norouzi, M. Kolahdouz, P. Ebrahimi, M. Ganjian, R. Soleimanzadeh, K. Narimani, H. Radamson, Thin Solid Films 619, 41 (2016)CrossRef M. Norouzi, M. Kolahdouz, P. Ebrahimi, M. Ganjian, R. Soleimanzadeh, K. Narimani, H. Radamson, Thin Solid Films 619, 41 (2016)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat I. Ben Elkamel, N. Hamdaoui, A. Mezni, R. Ajjel, L. Beji, RSC Adv. 8, 32333 (2018)CrossRef I. Ben Elkamel, N. Hamdaoui, A. Mezni, R. Ajjel, L. Beji, RSC Adv. 8, 32333 (2018)CrossRef
45.
46.
Metadaten
Titel
Systematic study of Ni, Cu co-doped ZnO nanoparticles for UV photodetector application
verfasst von
R. Priya
Prakhar Sahay
Nishtha Saxena
Parasmani Rajput
Vipin Chawla
Rohit Sharma
O. P. Sinha
Richa Krishna
Publikationsdatum
02.01.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 2/2021
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-04968-2

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2021

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 2/2021 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt