I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8 ,   p p .   3 9 3 ~ 39 8   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 2 .i 1 . p p 393 - 39 8           393       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Intrinsic  Z n O /A l - do ped  Z nO   H o m o junct io n:  St r uct ura l and  O pti ca l P ro per tie s       A. S.  I s m a i l 1 M . H .   M a m a t 2 ,   M . F .   M a lek 3 ,   M . M .   Yus o f f 4 ,   N. D.   M d.  Sin 5 ,   S.S.  Sh a rif f ud in 6   A. S.  Z o o lf a k a r 7 A. B .   Su ria ni 8 ,     M . K .   Ah m a d 9 ,   I .   B .   Sh a m ee m   B a nu 10 ,   a nd   M .   Rus o p 1 1   1, 2, 3, 4 , 5, 6 , 7, 11 NA NO - El e c T ro n ic Ce n tre (NET ),   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M A R A   (UiT M ),   4 0 4 5 0   S h a h   A la m ,   S e lan g o r,   M a l a y sia   2, 3, 11 NA NO - S c iT e c h   Ce n tre (NS T),   In stit u te o f   S c ien c e   (IOS) ,   U n iv e rsiti   T e k n o lo g M A R A   (UiT M ),     4 0 4 5 0   S h a h   A la m ,   S e lan g o r,   M a l a y sia   8 Na n o tec h n o lo g y   Re se a rc h   Ce n tre,  F a c u lt y   o f   S c ien c e   a n d   M a th e m a ti c s,  Un iv e rsiti   P e n d i d ik a n   S u l tan   Id ris  (U P S I),   3 5 9 0 0   T a n ju n g   M a li m ,   P e ra k ,   M a la y sia   9 M icro e lec tro n ic an d   Na n o tec h n o lo g y     S h a m su d d in   Re se a rc h   Ce n tre (M iNT - S RC),   F a c u lt y   o f   El e c t rica a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   (U T HM),   Ba tu   P a h a t ,   Jo h o r,   M a lay sia   10 De p a rtme n o f   P h y sic s,  B. S .   A b d u Ra h m a n   Un iv e rsity ,   V a n d a lu r ,   Ch e n n a 6 0 0   0 4 8 ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l 1 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ju l 2 5 ,   2 0 1 8     In tri n sic   z in c   o x id e   (Zn O)/A l - d o p e d   Z n (A ZO)  h o m o ju n c ti o n   f il m   w a s   p re p a re d   u si n g   tw o - ste p   imm e rs io n   p ro c e ss e s.  T h e   f il m   w a c h a ra c teriz e d   u sin g   f ield   e m issio n   sc a n n in g   e le c tro n   m icro sc o p y ,   X - ra y   d i ff ra c ti o n   ( X RD),   Ra m a n   sp e c tro sc o p y ,   a n d   u lt ra v io let v isib le sp e c tro p h o to m e ter t o   in v e stig a te   th e ir  stru c t u ra a n d   o p ti c a p r o p e rti e s.  T h e   su rf a c e   m o rp h o l o g y   ima g e   d isp lay th a th e   Zn d e p o sited   o n   t h e   n a n o ro d   su rf a c e in   la y e f o r m   w it h   a v e ra g e   d ia m e ter  o n a n o ro d a b o u 9 5   n m .   T h e   stru c tu ra p ro p e rti e o f   X RD   p a tt e rn   d e m o n stra te  th a th e   f il m   p o ss e ss e d   g o o d   c r y sta ll in it y   w it h   th e   p re f e rre d   o rien tatio n   a ( 0 0 2 p lan e .   T h e   f il m   a lso   p o ss e ss e d   e x c e ll e n t   a b so rp ti o n   in   th e   u lt ra v io let  (U V re g io n   w it h   o p ti c a b a n d   g a p   e n e rg y   o 3 . 2 2   e V .   T h e se   re su lt in d ica te  th a th e   f il m   h a a   g o o d   p o ten ti a f o o p ti c a l - b a se d   d e v ice   su c h   a   UV   se n so r.   K ey w o r d s :   Ho m o j u n ctio n   I m m er s io n   Stru ct u r al  P r o p er ties   Z i n Ox id e   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   M. H.   Ma m at   NANO - E lecT r o n ic   C en tr ( NE T ) ,   Facu lt y   o f   E lec tr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n o lo g i M A R A   ( UiT M) ,   4 0 4 5 0   Sh ah   A la m ,   Sela n g o r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  m h m a m at @ s a la m . u it m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Z i n o x id ( Z n O )   is   an   n - t y p w h ic h   i s   u s ed   in   v ar io u s   ap p licatio n s   in c lu d s en s o r s ,   s o lar   ce lls ,   li g h t   e m itti n g   d io d es,  an d   tr an s is to r s   [ 1 - 4 ] .   T h ese  w id ap p licatio n s   ar b en e f ited   f r o m   i ts   p r o p er ties   s u ch   a s   w id e   b an d g ap   en er g y ,   n o n - to x ic,   lo w   co s t,  an d   also   ab le  to   b e   p r o d u ce d   in to   n an o s ca le  s tr u ct u r es.  P r ev io u s   s tu d ie s   r ep o r ted   th at  Z n O   ca n   b p r o d u ce d   in to   v ar io u s   k i n d s   o f   n a n o s tr u ct u r es  s u c h   a s   n a n o w ir es,  n an o r o d s ,   n an o s p h er es,  n a n o f lo w er s ,   an d   n an o f lak e s .   Ho w ev er ,   o n e - d i m en s io n al  s tr u c tu r es  ( n an o r o d   an d   n an o w ir es)   ar m o r p r o m is i n g   i n   d ev ic f ab r icatio n s   d u to   ea s o f   elec tr o n   tr an s f er   an d   r ed u ci n g   g r ai n   b o u n d ar y - r elate d   d ef ec [ 5 ] .   T o   d a te,   th e r ar lo ts   o f   f ab r icatio n   m et h o d s   th at  ar u s ed   to   p r o d u ce   Z n n a n o s tr u ct u r es   s u c h   a s   m etal  o r g a n ic  c h e m ica l v ap o u r   d ep o s itio n   ( MO C VD ) ,   s p u tter i n g ,   e lectr o d ep o s itio n ,   th er m al  c h e m ical   v ap o u r   d ep o s itio n ,   a n d   h y d r o th er m al   [ 6 ] .   Am o n g   th e   f a b r icatio n   m e th o d s ,   w a ter - b as ed   p r ep ar atio n   is   f av o u r ab le  d u e   to   s i m p le  p r o ce s s   a n d   lo w   te m p er at u r u s e .   B esid es,  t h is   m e th o d   al s o   ca p ab le  o f   p r o d u cin g   h ig h   q u a lit y   n a n o s tr u ctu r f il m s ,   co m p ar ab le  to   th m et h o d s   w h ic h   u s h ig h   te m p er atu r an d   h i g h   v ac u u m   co n d itio n s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8   393   39 8   394   B ased   o n   th p r ev io u s   s t u d ies,  in tr i n s ic  Z n co ati n g ,   f o r m i n g   w h e th er   h o m o j u n ctio n   o r   h eter o j u n ctio n ,   m a n ag to   i m p r o v th p r o p er tie s   o f   f i l m .   A cc o r d in g   to   Ma m at   et  a l.,   b y   co ati n g   Z n O   n an o r o d   ar r ay s   w i th   i n tr i n s ic  Z n m a n a g to   i m p r o v th u ltra v io let  ( UV)   s en s in g   p er f o r m a n ce   d u to   th e   r ed u ctio n   o f   d ar k   c u r r en [ 7 ] .   I n   o th er   s tu d y ,   J ian g   et  a l.  r ep o r ted   th at  t h ef f ic ien c y   o f   C u I n 1− x Ga x Se 2   ( C I G S)   s o lar   ce lls   i m p r o v ed   af ter   co a ted   w it h   i n tr i n s ic  Z n [ 8 ] .   I n   th is   s t u d y ,   w i n v est ig ated   t h ef f ec o f   Z n O/ Al - d o p ed   Z n ( AZ O)   h o m o j u n ctio n   f il m   in   ter m   o f   s tr u ct u r al  an d   o p tical  p r o p er ties .   T o   th b est  o f   o u r   k n o w led g e,   d etail  d is cu s s io n   o n   s u c h   h o m o j u n ctio n   f il m   is   r ar el y   r ep o r ted .   T h u n d er s tan d in g   o n   t h eir   p r o p er ties   is   cr u cial  f o r   f u tu r i m p le m en ta tio n   i n   d ev ices.       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h p r ep ar atio n   o f   Z n O / AZ O   f il m   i n v o lv ed   t h r ee   s tep s .   First  is   s ee d   la y er   p r ep ar atio n .   T h d etail  p r ep ar atio n   o f   s ee d   la y er   h as  b ee n   r ep o r ted   in   p r ev io u s   s t u d y   [ 9 ] .   Fo r   th p r ep ar atio n   o f   AZ O,   zi n n itra te   h ex a h y d r ate  ( 0 . 1   M) ,   h e x a m e th y len ete tr a m i n ( 0 . 1   M) ,   an d   alu m in u m   n itra te  n o n a h y d r ate  ( 0 . 0 0 1 M )   w er u s ed   as  t h m ai n   m ater ials .   T h r ea g e n ts   w er co m b i n ed   an d   th e n   g o i n g   t h r o u g h   s o n ic a tio n   p r o ce s s   f o r   3 0   m i n   ( 5 0   °C ) .   T h en   th s o lu t io n   w as  s tirr ed   f o r   3 h ,   f o llo w ed   b y   i m m er s io n   to   g r o w   th n a n o r o d   ar r ay   s tr u ct u r es.  Fi n all y ,   t h f il m   was  an n ea led   f o r   1   h   ( 5 0 0   °C ) .   T h en ,   th s ec o n d   i m m er s io n   f o r   h o m o j u n ctio n   la y er   w as  co n d u cted   b y   m ix i n g   z in n itra te  h e x ah y d r ate  ( 0 . 0 2   M)   an d   h ex a m eth y le n et etr a m i n ( 0 . 0 2 M) .   Si m i lar   p r o ce s s es  i n v o lv i n g   s o n icatio n ,   s tirr i n g ,   i m m er s io n ,   a n d   an n ea li n g   w er u s ed ,   w h er ev er y   p ar am eter s   f o r   ea ch   s tep   w er m ai n tai n ed .   T h ill u s tr atio n   f o r   th Z n O / AZ h o m o j u n c tio n   f il m   p r ep ar atio n   is   d ep icted   in   Fig u r 1 .   Fo r   s t r u ctu r al  an a l y s es,  f ield   e m is s i o n   s ca n n i n g   elec tr o n   m icr o s c o p y   ( FESE M,   J E OL   J SM - 7 6 0 0 F),   X - r ay   d i f f r ac tio n   ( P A Nal y tical  X P er P R O) ,   an d   R a m an   s p ec tr o s co p y   ( Ho r ib J o b in   Yv o n - 7 9   DU4 2 0 A - OE - 3 2 5 )   m ea s u r e m en ts   w er e   co n d u cted .   Fo r   o p tical  ch ar ac ter izatio n s ,   u ltra v io let v is ib le  ( UV v is )   s p ec tr o p h o to m eter   ( Var ia n   C a r y   5 0 0 0 )   w as  u s ed .           Fig u r 1 .   T h illu s tr atio n   f o r   th Z n O/ AZ h o m o j u n ctio n   f i l m   p r ep ar atio n       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   T h FESE i m a g e s   i n   Fi g u r 2   d ep ict  th s u r f ac e   m o r p h o lo g y   o f   t h p r ep ar ed   s a m p les.  T h i m ag e s   w er ta k e n   at  1 0 0 , 0 0 0   ×  m a g n i f icatio n s .   Fi g u r 2 ( a)   s h o ws  th e   s u r f ac m o r p h o lo g y   o f   g r an u lar   Z n s ee d   la y er   f il m .   T h a v er ag e   d ia m e ter   o f   t h e   g r ai n   i s   ab o u t   2 5   n m .   F ig u r 2 ( b )   d e m o n s tr ates   t h AZ O   f il m   g r o wn   o n   th e   Z n s ee d   la y er   f il m .   T h a v er ag d ia m eter   o f   t h n a n o r o d s   is   ab o u t   7 0   n m .   I i s   o b s er v ed   th at   t h f il m   co n s is o f   lar g p o r ar ea s   i n   b et w ee n   t h n a n o r o d s .   Fig u r 2 ( c)   d e p icts   th Z n f il m   ( 0 . 0 2   s o lu t io n   co n ce n tr atio n )   w h ic h   w a s   g r o w n   o n   th s ee d   la y er   f il m .   I t   is   w it n es s ed   th a o n l y   s m all   p ar o f   th f il m   i s   co v er ed   b y   t h n a n o r o d s .   B esid es,  th d ia m eter   o f   t h n a n o r o d s   is   r elativ el y   s m al co m p ar ed   to   A Z f il m ,   ab o u 3 5   n m .   Ot h er   th a n   th at ,   w also   o b s er v ed   n an o f lak e   s tr u ctu r ap p ea r s   o n   th f il m   in   ad d itio n   to   th e   n an o r o d   s tr u c tu r es.   Fi g u r 2 ( d )   d is p la y s   th e   Z n O / AZ h o m o j u n ctio n   f il m .   C o m p ar ed   to   t h b ar AZ f il m ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I n tr in s ic  Zn O/A l - d o p ed   Zn Ho mo ju n ctio n :   S tr u ctu r a l a n d   Op tica l P r o p erti es  ( A . S .   I s ma il )   395   it  is   w i tn e s s ed   t h at  t h n an o r o d   ar r ay s   o f   Z n O / AZ i s   c o v er ed   b y   a   s li g h tl y   li g h co lo r   la y er ,   w h ic h   i s   in tr i n s ic  Z n O.   T h av er ag d ia m eter   o f   th f il m   is   ab o u 9 5   n m .   B ased   o n   th i m a g e,   it  is   in d icate s   t h at  t h e   d ep o s itio n   o f   th i n tr in s ic  h o m o j u n ctio n   la y er   b eg i n   f r o m   th s id s u r f ac e,   f o llo w s   b y   t h d ep o s itio n   o n   th e   to p   o f   th n an o r o d s .   T h is   is   b ased   o n   th o b s er v atio n   f r o m   th FESE i m ag e s   th at  s h o ws  th less   co v er a g e   o f   th i n tr i n s ic  la y er   o n   t h to p   s u r f ac o f   th n an o r o d s .   I n te r esti n g l y ,   th g r o w th   p r o ce s s   o f   th i n tr i n s ic  Z n O   d o es  n o d ev e lo p   in to   an y   f o r m   o f   n an o s tr u ct u r es,  b u a   la y er .   Su c h   f o r m atio n   o cc u r s   m a y   b d u to   t h e   s a m e   cr y s tal  s tr u ct u r o f   Z n a n d   AZ O,   w h ich   e n h an ce s   th h o m o ep itax y   g r o w th   o n   t h p r ev io u s   cr y s tal  ( AZ O) .           Fig u r 2 .   Su r f ac m o r p h o lo g y   o f   ( a)   s ee d   lay er ,   ( b )   AZ O,   ( c)   Z n O,   a n d   ( d )   Z n O/ AZ f il m s   at  1 0 0 , 0 0 0   ×  m ag n i f icat io n s       Fig u r 3   d ep icts   th XR p atter n   o f   th s y n t h esized   f il m s .   T h d if f r ac tio n   a n g les  m ea s u r e d   ar f r o m   2 5 °  to   6 0 °.  T h XR p atter n   o f   ea ch   f il m   i s   p lo tted   in d i v id u all y   an d   t h i n te n s i t y   o f   t h X - r a y   is   s h o w n   i n   co u n t - p er - u n its   ( cp s )   to   s h o th e   d if f er en i n   t h e   in ten s it y   o f   ea c h   f il m .   Fro m   th e   p lo ts ,   th er ar s e v er al  p ea k s   o cc u r r ed   o n   t h p atter n ,   n a m el y ( 1 0 0 ) ,   ( 0 0 2 ) ,   ( 1 0 1 ) ,   ( 1 0 2 ) ,   an d   ( 1 1 0 ) .   Fo r   A Z f il m   ( Fi g u r 3 ( a) ) ,   th d o m i n a n d i f f r ac tio n   p ea k   i s   at  ( 0 0 2 )   p lan o r ien tatio n   ( al o n g   c - a x is ) .   Fo r   in tr in s ic   Z n f il m   ( Fi g u r 3 ( b ) ) ,   th d o m in a n p ea k   is   at  ( 1 0 0 )   an d   ( 1 0 1 )   p lan o r ien tatio n s .   Me an w h ile,   t h g r o w th   o f   Z n O/ AZ f il m   al s o   ex h ib it s   a   p r ef er en t ial  g r o w t h   alo n g   c - a x i s   ( Fi g u r e   3 ( c) ) .   I n   ca s o f   Z n O   f il m ,   t h p r ef er e n tial  cr y s ta g r o w t h   m a y   b d o m i n ated   b y   th s ee d   lay er   f il m   an d   s m all  n u m b e r   o f   n an o f lak s tr u ct u r es  ( f r o m   FESE i m a g es),   w h ic h   p r ef er e n tiall y   g r o w n   al o n g   ( 1 0 0 )   an d   ( 1 0 1 )   p lan o r ien tatio n s .   O n ce   t h Z n la y er   is   g r o w n   o n   t h e   AZ O,   w ca n   o b s er v t h at  t h p ea k   in te n s it y   at  ( 1 0 0 )   a n d   ( 0 0 2 )   s li g h tl y   i n cr ea s ed .   T h in cr e m en o f   p r ef er en tial  a - p lan e   g r o w t h   m a y   e x p lain   t h f o r m atio n   o f   la y er   o n   t h e   AZ s u r f ac wh ich   i s   e x p ec ted   to   o r ig in ate  f r o m   th s id s u r f ac o f   th e   n a n o r o d s   o f   t h AZ O   f il m   a s   d is c u s s ed   ea r lier .   Fi g u r 3 ( d )   d ep icts   th e   m ag n i f ied   i m a g o f   t h XR p atter n s   at  ( 0 0 2 )   p lan o r ien tatio n s .   T h p lo s h o w s   t h s i g n if ica n in cr ea s e s   o f   p ea k   in te n s it y   f o r   th f il m   w h ich   w as  g r o w n   w it h   A Z O.   C o m p ar i n g   b o th   AZ an d   Z n O/ AZ f il m s ,   o n l y   a   s lig h i n cr e m e n to   th p ea k   i n ten s it y   ca n   b d etec ted .   I n ter esti n g l y ,   n o   p ea k   s h if tin g   ca n   b w it n e s s ed   af ter   th s ec o n d   g r o w t h   p r o ce s s ,   in d icatin g   n o   r esid u al  s tr ess   f o r ce d   o n   th Z n O/ AZ f il m .   T o   in v esti g a te  m o r o n   t h cr y s tal  s tr u c tu r e,   w c h ar ac ter ized   th f i l m s   u s i n g   R a m a n   s p e ctr o s co p y   as  s h o w n   in   Fig u r 4 .   T h ch ar ac ter izatio n   w a s   d o n u n d er   ar g o n   ( A r )   laser   o p er atin g   at  5 1 4   n m   as  e x citatio n   s o u r ce .   T w o   i n h er en t   R a m a n   p ea k s   at  4 3 7   an d   5 8 1   c m - 1   w h ic h   co r r esp o n d   to   E 2 ( h ig h )   an d   E 1 ( L O)   m o d e,   r esp ec tiv el y   [ 10 ] .   Oth er   i n s i g n i f ican p ea k   ca n   al s o   b o b s e r v ed   w h ic h   s it u ated   at  3 3 2   cm - 1 ,   w h ic h   r ep r esen ts   2E 2 ( M)   m o d [ 11 ] .   E 2 ( h ig h )   m o d in d icate s   t h R a m a n   v ib r atio n   o f   h e x ag o n al  Z n s tr u ct u r an d   t h e   in te n s it y   o f   R a m a n   v ib r atio n   o f   E 2 ( h i g h )   i n cr ea s ed   w h ic h   s h o w s   t h at  b etter   cr y s talli n s tr u ctu r o f   AZ a n d   Z n O/ AZ O.   T h is   r es u lt  i s   i n   ag r ee m e n w i th   th e   p r ev io u s l y   d is c u s s ed   XR p atter n s .   F u r th er ,   t h R a m a n   v ib r atio n   o f   E 1 ( L O)   m o d s h i f ted   f r o m   5 6 5   c m - 1   o f   s ee d   la y er   an d   AZ to   5 8 1   cm - 1   o f   Z n O/ AZ O.   E 1 ( L O)   m o d ca n   b r elate d   to   th lattice  d ef ec t ( o x y g en   v ac a n c y ) .   1 0 0   n m   100 nm   100 nm   100 nm   (a)   (b)   (c )   (d)   Nanorods   Nanof lak e s   AZ O   Z n O   layer   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8   393   39 8   396   25 30 35 40 45 50 55 60 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2  (d egr ee ) ( 110) ( 102) ( 101) ( 002) ( 100)     In t e n si t ( 10 4 cps )   AZ O ( a)   25 30 35 40 45 50 55 60 0. 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 ( 110) ( 102) ( 101) ( 002) ( 100) 2  (d egr ee ) In t e n si t ( 10 4 cps )       Z nO ( b )   25 30 35 40 45 50 55 60 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ( 110) ( 102) ( 101) ( 100) ( 002) 2  (d egr ee ) In t e n si t ( 10 4 cps )         Z nO /AZ O ( c)   33. 0 33. 5 34. 0 34. 5 35. 0 35. 5 36. 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ( 100) (c) (b ) (a)     In t e n si t ( 10 4 cps ) 2  (d egr ee )   (a)  AZ O  (b ) Z nO  (c)  Z nO /AZ O                                                     ( d )     Fig u r 3 .   XR p atter n   o f   ( a)   AZ O,   ( b )   Z n an d   ( c)   Z n O/ AZ f il m s       T h o p tical  p r o p er ties   o f   th f il m s   w er m ea s u r ed   u s in g   UV - v i s   s p ec tr o p h o to m et er   in   th e   w a v ele n g t h   r an g o f   3 5 0     8 0 0   n m .   Fig u r 5   d ep icts   th t r an s m itta n ce   m ea s u r e m e n o f   th f il m s .   A ll  f il m s   ex h ib it  g o o d   o p tical  tr an s p ar en c y   i n   t h v i s ib le  r eg io n   a n d   s teep   ed g ar o u n d   3 8 0   n m ,   r ep r ese n t h b an d   g ap   en er g y   o f   t h Z n O.   T h a v er ag tr a n s m itta n ce s   o f   ea ch   f il m   ar 9 4 . 4 %,  8 7 . 8 %,  an d   6 6 . 5 f o r   s ee d   la y er ,   AZ O   an d   Z n O/ AZ h o m o j u n ctio n   f i l m s ,   r esp ec ti v el y .   T h s ee d   la y er   f il m   p o s s ess ed   th e   lo w est   tr an s m itta n ce   m a y   b d u to   t h lo w es t h ic k n e s s   co m p ar ed   to   o th er   f il m s .   Si m ilar   to   o th e r   f il m ,   t h v ar iatio n   o f   av er ag tr an s m itta n ce   is   ex p ec ted   f r o m   th d if f er en ce   i n   f il m   t h ick n es s es,  w h ich   i s   th ca u s f o r   o p tical  s ca tter in g   e f f ec [ 12 ] .       200 300 400 500 600 700 800 (c ) (b ) (a ) [ E 1 (LO) ] [ E 2 (hi g h)-E 2 (l o w ) ] [ E 2 (hi g h) ] 581 437 I n t e n s it y  ( a .u ) Ra m a n  sh if ( cm -1 )     (c ) Z n O/AZ O  (b ) AZ O  (a) S e e d  l a y e r 332   400 500 600 700 800 0 20 40 60 80 100 ( c) ( b) ( a )       Wavele ngt h ( nm ) T r an sm itt an c e  ( %)   (a)  Seed lay er  (b ) AZ O  (c)  Z nO /AZ O   Fig u r 4 .   R a m a n   s p ec tr o f   ( a)   s ee d   la y er ,   ( b )   A Z an d   ( c)   Z n O/ AZ f i l m s   Fig u r 5 .   T r an s m i ttan ce   s p ec tr o f   ( a)   s ee d   lay er ,   ( b )   AZ a n d   ( c)   Z n O / AZ f il m s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       I n tr in s ic  Zn O/A l - d o p ed   Zn Ho mo ju n ctio n :   S tr u ctu r a l a n d   Op tica l P r o p erti es  ( A . S .   I s ma il )   397   Fro m   th tr an s m itta n ce   p lo t,  th ab s o r p tio n   co ef f icie n o f   t h f il m s   w as  p lo tted   u s i n g   th e   f o llo w i n g   E q u atio n   [ 13 ] :     T t a 1 ln 1                   (1 )     Her e,   α  is   th ab s o r p tio n   co ef f icien t,  t   is   t h th ick n es s ,   an d   T   is   th tr a n s m itta n ce .   T h ab s o r p tio n   co ef f icie n is   s h o w n   i n   F ig u r 6 .   T h f il m s   s h o w   g o o d   ab s o r p tio n   at  UV  r eg io n ,   w it h   Z n O/ AZ O   h o m o j u n ct io n   f il m   p o s s e s s ed   th h ig h es UV  ab s o r p tio n   c o m p ar ed   to   o th er   s a m p les.  T h p o s s ib le  r ea s o n   w h ic h   lead s   to   th is   r es u l is   h ig h   s ca tter in g   e f f ec at  t h h o m o j u n ctio n   in ter f ac w h ic h   c au s e s   m o r p h o to n   tr ap p in g   in   t h f il m .       400 500 600 700 800 0. 0 0. 4 0. 8 1. 2 1. 6 Wavele ngt h ( nm ) Abs or p t ion  Coeff ic ie n t   ( 10 7 m -1 )   ( b) ( c) ( a )   (a)  Seed lay er  (b ) AZ O  (c)  Z nO /AZ O         Fig u r 6 .   A b s o r p tio n   co ef f icie n t o f   ( a)   s ee d   la y er ,   ( b )   A Z a n d   ( c)   Z n O/ AZ f i l m s       Fo r   d ir ec b an d   g ap   s e m ico n d u cto r ,   th o p tical  b an d   g ap   en er g y ,   E g   ca n   b co r r elate d   th r o u g h   t h e   g iv e n   f o r m u la  [ 14 ] :     2 1 g E hv B ahv                 ( 2 )     Her e,   B   is   c o n s tan a n d     i s   th in cid e n p h o to n   en er g y .   Fig u r 7   d em o n s tr ates  t h ( α h ν ) 2   v er s u s   p h o to n   en er g y   f o r   E g   esti m ati o n .   T h E g   o f   th s ee d   la y er ,   AZ a n d   Z n O/ AZ ar 3 . 2 6 ,   3 . 2 7 ,   an d   3 . 2 2   eV,   r esp ec tiv el y .   No   s ig n i f ica n c h an g es   to   t h E g   ca n   b o b s er v ed .   Ho w ev er ,   o n t h i n ter es tin g   alter atio n   to   t h e   E g   is   w h e n   t h in tr in s ic  Z n i s   u s ed   o n   t h f i l m .   W ca n   s ee   th at  t h E g   s h i f ted   to   lo w   v alu f o r   th Z n O / AZ O   h o m o j u n ct io n   f il m .   T h is   alter atio n   m a y   b ap p ea r ed   d u to   th in tr i n s ic  n at u r o f   Z n w h ic h   h a s   E g   v al u e   f r o m   3 . 2     3 . 3   eV  [ 15 ] .   I n   ad d itio n   to   th a t,  f o r   Z n O/ AZ f il m ,   t h d ec r e m e n o f   E g   m a y   b ca u s ed   b y   t h e   s ca tter in g   e f f ec t a t t h i n ter f ac b et w ee n   t h o x id h o m o j u n c tio n   [ 16 ] .       3. 20 3. 25 3. 30 3. 35 3. 40 3. 45 3. 50 0 5 10 15 20 25 30 ( c) ( b) ( a ) ( a hv ) 2 ( 10 14 eV 2 m -2 ) P hot on Energy  (eV )         (a)  Seed lay er  (b ) AZ O  (c)  Z nO /AZ O     Fig u r 7 .   T au c’ s   p lo t o f   ( a)   s ee d   lay er ,   ( b )   AZ a n d   ( c)   Z n O/ A Z f i l m s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 1 2 ,   No .   1 Octo b er   201 8   393   39 8   398   4.   CO NCLU SI O N   I n tr in s ic  Z n O/ Al - d o p ed   Z n O   ( AZ O)   h o m o j u n ctio n   f il m   w a s   p r ep ar ed   u s in g   t w o - s tep   i m m er s io n   p r o ce s s es.  T h FESE i m a g e s   d is p la y   t h at  t h i n tr in s ic  Z n f il m   d ep o s itio n s   o n   th s ee d   lay er   g r e w   i n to   Z n n a n o s tr u ct u r e s   ( n a n o r o d s   a n d   n a n o f lak e s ) .   Ho w ev er ,   w h e n   t h i n tr i n s ic   Z n f il m   i s   d ep o s ited   o n   th e   n an o r o d   s u r f ac es,  it   j u s f o r m ed   a   la y er   w h ic h   co v er ed   t h n an o r o d s   o f   AZ f il m .   T h a v er ag d ia m eter   o f   th Z n O/ AZ O   h o m o j u n ctio n   also   i n cr ea s ed   u p   to   9 5   n m ,   h i g h er   th a n   b ar AZ O.   T h XR p atter n s   d em o n s tr ate  t h at  th f il m s   p o s s ess ed   g o o d   cr y s talli n it y .   AZ an d   Z n O / AZ h o m o j u n ctio n   f il m s   s h o w ed   p r ef er r ed   o r ien tatio n   at  ( 0 0 2 )   p lan w h ile  Z n f il m   s h o w s   p r ef er en tial  g r o w th   a lo n g   ( 1 0 0 )   an d   ( 1 0 1 )   p lan o r ien tatio n s .   R a m an   m ea s u r e m en co n f ir m s   th a th f il m s   co n s is o f   h e x a g o n al  Z n s tr u ctu r w i th   v ib r atio n   p ea k s   o cc u r r ed   at  2 E 2 ( M) ,   E 2 ( h ig h ) ,   an d   E 1 ( L O) .   T h Z n O/ A Z h o m o j u n ctio n   f il m   p o s s ess ed   e x ce lle n ab s o r p tio n   at  UV  r eg io n   w ith   o p tical  b an d   g ap   en er g y   o f   3 . 2 2   eV.     T h ese  r esu lts   in d icate   th at  th Z n O/ AZ O   h o m o j u n ct io n   f il m   h a s   g o o d   p o ten tial f o r   o p tical - b ased   d ev ic s u c h   UV  s e n s o r .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   w o r k   w as  s u p p o r te d   b y   t h ASE A N - I n d ia   R esear c h   &   T r ain in g   Fello w s h ip   ( I MRC / A I ST DF/R & D /P - 1 /2 0 1 7 ) .   T h au th o r s   also   w o u ld   lik to   th an k   t h Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g i n ee r i n g   o f   UiT f o r   th eir   f i n an cia l su p p o r o f   th is   r esear c h .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Ko k a te  S K,  S u p e k a AT ,   Ba v isk a P K,  P a lv e   BM ,   Ja d k a S R,   M o h it e   KC,  P a t h a n   HM.   C d S   se n siti z e d   p risti n e   a n d   Cd   d o p e d   Z n so lar   c e ll s:  Ef f e c o f   S IL A c y c les   o n   o p ti c a p ro p e rti e a n d   e ff icie n c y .   M a ter ia ls  S c ien c e   in   S e mic o n d u c to Pro c e ss in g .   2 0 1 8 ;   8 0 :   1 7 9 - 1 8 3 .   [2 ]   V o ss   T ,   W a ld v o g e S R.   Hy b rid   L EDs  b a se d   o n   Z n n a n o w ire  stru c tu re s.   M a ter ia ls  S c ien c e   i n   S e mic o n d u c t o r   Pro c e ss in g .   2 0 1 7 ;   6 9 5 2 - 5 6 .   [3 ]   Is m a il   A S ,   M a m a M H,  Yu so ff  M M ,   M a lek   M F ,   Zo o lf a k a r   A S ,   Ra n RA ,   S u rian A B,   M o h a m e d   A ,   A h m a d   M K,  Ru so p   M .   En h a n c e d   h u m id it y   se n sin g   p e rf o r m a n c e   u sin g   S n - Do p e d   Zn n a n o ro d   A rra y / S n O2   n a n o w ire  h e tero n e tw o rk   f a b rica ted   v ia t w o - ste p   so lu ti o n   imm e rsio n .   M a ter ia l s L e tt e rs .   2 0 1 8 ;   2 1 0 :   2 5 8 - 2 6 2 .   [4 ]   Jia n g   L ,   Hu a n g   K,  L J,  L S ,   G a o   Y,  T a n g   W ,   G u o   X ,   W a n g   J,  M e T ,   Wan g   X .   Hig h   c a rrier  m o b il it y   lo w - v o lt a g e   Zn th i n   f il m   tr a n sisto rs  f a b rica ted   a a   lo w   te m p e ra tu re   v ia  so lu ti o n   p r o c e ss in g .   Ce ra mic In ter n a ti o n a l .   2 0 1 8 ;   4 4 ( 1 0 ):  1 1 7 5 1 - 1 1 7 5 6 .   [5 ]   Urg e ss a   ZN,   Bo th a   JR,  T a n k io   Djio k a p   S R,   Co lem a n   C,   Bh a tt a c h a ry y a   S .   P a tt e rn e d   g ro w th   o f   Z n n a n o r o d b y   c h e m i c a b a th   d e p o siti o n .   Ph y sic a   B:  C o n d e n se d   M a tt e r.   2 0 1 8 5 3 5 7 9 - 8 3 .   [6 ]   Na v a   ñ e z   M Y,  M a rtí n e z - d e   l a   Cru z   A .   Nitri c   o x id e   re m o v a b y   a c ti o n   o f   Zn p h o t o c a taly st  h y d ro th e rm a ll y   s y n th e siz e d   in   p re se n c e   o f   EDTA.   M a ter ia ls  S c ien c e   in   S e mic o n d u c to r P ro c e ss in g .   2 0 1 8 8 1 9 4 - 1 0 1 .   [7 ]   M a m a M H,  M a lek   M F ,   Ha f iz a h   NN ,   M d   S in   ND ,   S a u r d I,   S u r ian A . B,   Na fa riza N,  A h m a d   M K,  Ro u h J,  Ru so p   M .   F a b rica ti o n   o f   In tri n sic   Z in c   Ox id e - Co a ted ,   A lu m in iu m - Do p e d   Zi n c   Ox id e   Na n o ro d   A rra y - Ba se d   Ultrav io let   P h o t o c o n d u c ti v e   S e n so rs.  A p p li e d   M e c h a n ics   a n d   M a ter ia ls .   2 0 1 5 7 7 3 - 7 7 4 6 9 6 - 7 0 0 .   [8 ]   Jia n g   M ,   T a n g   K,  Ya n   X .   Ch a ra c teriz a ti o n   o f   In tri n sic   Zn T h in   F il m   D e p o sited   b y   S p u tt e rin g   a n d   Its  Ef f e c o n   Cu In 1 - x G a x S e 2   S o lar Cells.  J o u r n a o P h o to n ics   fo r E n e rg y .   2 0 1 2 2 (1 ) 2 8 5 0 2 .   [9 ]   M a m a M H,  S a h d a n   M Z ,   Kh u sa i m Z,   A h m e d   A Z,   A b d u ll a h   S ,   R u so p   M .   In f lu e n c e   o f   d o p in g   c o n c e n tratio n o n   th e   a lu m in u m   d o p e d   z i n c   o x id e   th in   f il m p ro p e rti e f o u lt ra v io l e p h o to c o n d u c ti v e   se n so a p p li c a ti o n s.  O p ti c a l   M a ter ia ls .   2 0 1 0 3 2 ( 6 ):  6 9 6 - 6 9 9 .   [1 0 ]   W a n g   M ,   R e n   F ,   Zh o u   J,  Ca G ,   Ca L ,   Hu   Y,  W a n g   D,  L iu   Y,  G u o   L ,   S h e n   S .   Do p in g   to   Zn Na n o ro d f o r   P h o t o e lec tro c h e m ica W a ter   S p li tt in g   u n d e V isib le  L ig h t:   En g in e e re d   I m p u rit y   Distrib u ti o n   a n d   T e rra c e d   Ba n d   S tru c tu re .   S c i.   Rep .   2 0 1 5 ;   5 :   1 2 9 2 5 .   [1 1 ]   Ch a n d a   A ,   G u p ta  S ,   V a su n d h a r a   M ,   Jo sh S R,   M u t ta  G R,   S in g h   J.  S tu d y   o f   stru c tu ra l,   o p ti c a a n d   m a g n e ti c   p ro p e rti e s o f   c o b a lt   d o p e d   Z n O n a n o ro d s.  R S A d v a n c e s .   2 0 1 7 7 ( 8 0 ):  5 0 5 2 7 - 5 0 5 3 6 .   [1 2 ]   Is m a il   A S ,   M a m a M H,  M d .   S i n   ND ,   M a lek   M F ,   Zo o lf a k a A S ,   S u rian A B,   M o h a m e d   A ,   A h m a d   M K,  Ru so p   M .   F a b rica ti o n   o f   h iera rc h ica S n - d o p e d   Zn n a n o ro d   a rra y th ro u g h   so n ica ted   so l−g e i m m e r s io n   f o ro o m   tem p e r a tu re ,   re sistiv e - t y p e   h u m id it y   se n so a p p li c a ti o n s Ce ra mic s In ter n a t io n a l .   2 0 1 6 4 2 ( 8 ):  9 7 8 5 - 9 7 9 5 .   [1 3 ]   L e e   S - M ,   Jo o   Y - H,  Kim   C - I.   I n f lu e n c e o f   f il m   th ick n e ss   a n d   a n n e a li n g   tem p e ra tu re   o n   p ro p e rti e o f   so l g e d e riv e d   Zn O S n O2   n a n o c o m p o si te t h in   f il m .   Ap p li e d   S u rf a c e   S c ien c e .   2 0 1 4 3 2 0 :   4 9 4 - 5 0 1 .   [1 4 ]   M o h a m e d   R,   M a m a M H,  Is m a il   A S ,   M a le k   M F ,   Zo o lf a k a A S ,   Kh u sa im Z,   S u rian A B,   M o h a m e d   A ,   A h m a d   M K,  Ru so p   M .   Hie ra rc h ica ll y   a ss e m b led   ti n - d o p e d   z in c   o x id e   n a n o ro d s u sin g   lo w - tem p e ra tu re   i m m e rsio n   ro u te f o lo w   te m p e ra tu re   e th a n o se n si n g .   J   M a ter   S c i:  M a ter   El e c tro n .   2 0 1 7 2 8 (2 1 ):  1 6 2 9 2 - 1 6 3 0 5 .   [1 5 ]   A h m e d   M A M ,   M wa n k e m wa   BS ,   Ca rles c h E,   Do y l e   BP ,   M e y e W E,   Ne JM.   E f fe c o f   S m   d o p in g   Zn n a n o ro d s   o n   stru c t u ra o p ti c a a n d   e lec tri c a p ro p e rti e o f   S c h o tt k y   d io d e p re p a re d   b y   c h e m ic a b a th   d e p o s it io n .   M a ter ia ls  S c ien c e   in   S e m ico n d u c to Pro c e ss in g .   2 0 1 8 7 9 5 3 - 6 0 .   [1 6 ]   Yu   S ,   Din g   L ,   Zh e n g   H,  Xu e   C,   Ch e n   L ,   Zh a n g   W .   El e c tri c a a n d   p h o to e lec tri c   p ro p e rti e o f   tran sp a re n L i - d o p e d   Zn O/Zn h o m o ju n c ti o n s b y   p u ls e d   las e d e p o sit io n .   T h i n   S o li d   Fi l ms .   2 0 1 3 ;   5 4 0 1 4 6 - 1 4 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.