《Materials Science and Engineering: B》：Enhancement of the electrical performance of Ag/P3DDT/macroporous silicon Schottky diodes through thermal annealing process
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Ag/P3DDT/macroporous silicon (McPS) 肖特基二极管通过热退火处理显著提升电性能，优化浸渍时间（30-60分钟）和退火温度可使整流比提高， ideality 因子降至1.15以下，并降低系列电阻。研究揭示了聚合物链重排与缺陷钝化对界面载流子注入的改善机制，为有机无机异质结器件提供新优化策略。
艾哈迈德·赫姆达尼（Ahmed Hemdani）|哈桑·阿萨埃迪（Hasan Assaedi）|梅赫迪·拉赫马尼（Mehdi Rahmani）
突尼斯大学埃尔马纳尔分校（Université de Tunis El Manar）理学院物理系，纳米材料、纳米技术与能源实验室，突尼斯埃尔马纳尔2092号
摘要
本研究报道了热退火对Ag/P3DDT/多孔硅（McPS）肖特基二极管电性能的影响。P3DDT聚合物通过控制浸渍时间的方法通过浸涂法沉积在McPS上。McPS是通过银辅助化学蚀刻（MACE）方法制备的。形态学和化学分析表明，30至60分钟的浸渍时间可以实现对聚合物的最佳分布，而更长的时间则会导致聚合物过度聚集。通过在不同温度下进行退火前后的电流-电压（I-V）测量来评估电性能。结果表明，通过适当优化浸渍时间和退火温度，二极管性能显著提高。这种改进体现在更高的整流比、理想因子降低至1.15以及串联电阻的减小。聚合物链在多孔基质上的重新排列以及缺陷的钝化改善了Ag-P3DDT和P3DDT-McPS界面处的载流子注入，从而解释了二极管性能的提升。这项工作为有机/无机异质结构提供了新的视角，不仅在于控制这些界面的传输机制，还在于沉积后热处理在调节其电性能方面的重要作用。
引言
聚（3-烷基噻吩）（P3AT）聚合物家族在有机电子领域具有显著的应用潜力，这归功于其有趣的光电特性[1]、[2]、[3]。P3ATs是基于噻吩环的共轭聚合物，具有良好的载流子迁移率和聚合物链之间的强π–π相互作用[4]、[5]。聚（3-十二烷基噻吩）（P3DDT）是一种具有半导体特性的P3AT聚合物，在电子元件的设计和制造中起着重要作用[6]。在P3DDT结构中，低介电常数和电子态的局域化增强了激子键，使其比无机材料更加稳定和有影响力，在电子传输机制中起着核心作用。在这方面，电子自旋在激子动力学中起着基础性作用。实际上，单重激子通常是辐射性的，而三重激子的复合过程则较慢，且往往是非辐射性的[6]。另一方面，多孔硅（McPS）的微观结构含有微米级的孔隙，赋予其独特的物理、电学和光学特性，这些特性与块状晶体硅有显著差异。硅基底中多孔或空腔的形成引入了较大的内表面积和耗尽区域网络，显著改变了载流子的传输方式，与块状硅不同[7]、[8]。这些结构在传感器、能源和电子等多个领域具有潜在应用[9]、[10]、[11]、[12]。McPS/聚合物复合材料由于McPS较大的比表面积及其不同的表面状态，其界面性质得到了调整。共轭聚合物或小有机分子等有机材料被用作有机肖特基二极管（OSD）器件的活性层[13]。已经制备并研究了基于硅的各种结构的OSD[14]、[15]、[16]。蒋等人[17]报告称，优化PEDOT:PSS/SiNW混合器件中的聚合物渗透率使功率转换效率提高了约3%，同时短路电流、开路电压和填充因子也显著改善。这些改进归因于载流子复合的减少、界面钝化以及在有机/无机结处更有效的电荷收集。Huanca[18]研究了由McPS和聚苯胺聚合物形成的肖特基二极管，发现其理想因子在5.8到37之间变化，势垒约为0.8 eV。此外，高温热处理对OSD二极管性能的影响是该器件应用的重要因素[19]、[20]。高温热处理可以通过改善接触、减少表面态和提高结晶度来提升电性能。这一因素必须加以优化，以避免有机层的降解或多孔结构的坍塌。这是根据特定应用调整OSD二极管性能的关键步骤。最近，Randrianantoandro等人[21]证明，在特定条件下，Ag/TiO?/多孔硅肖特基二极管表现出优异的电性能和最佳的整流行为。同一研究还通过深入的电学测量揭示了明显的界面效应和电荷捕获现象，突显了用TiO?功能化的多孔硅在优化电子设备性能方面的强大潜力。在本文中，我们通过对沉积在McPS表面的P3DDT进行I-V测量来开展电学研究，重点探讨了退火温度对Ag/P3DDT/McPS/Si二极管电性能的影响。我们研究了P3DDT浸渍时间和沉积后热退火的综合效应对界面质量、形态组织和电荷传输的影响，为有机/无机异质结的优化提供了新的视角。我们注意到，本工作的原创性主要体现在：（i）将P3DDT的分布、粗糙度的演变和传输机制联系起来的形态学和电学分析；（ii）对退火对肖特基势垒参数影响的深入研究；（iii）确定最小化Ag/P3DDT/McPS二极管串联电阻和理想因子的最佳处理条件。
实验部分
实验
基底为p型Si（100），电阻率为0.1–2 Ω·cm。多孔硅（McPS）是通过银辅助化学蚀刻（Ag-ACE）工艺制备的。需要用去离子水和丙酮清洗30分钟，以去除基底表面的有机残留物。硅的蚀刻使用由HF（5 M）和AgNO?（0.05 M）按1:1体积比组成的溶液进行20分钟。蚀刻后，样品用硝酸处理5分钟，然后用去离子水冲洗
形态学特性
图1显示了McPS在浸入P3DDT聚合物溶液之前的原子力显微镜（AFM）图像。该图像显示了一个高度纹理化的表面，这是通过银辅助化学蚀刻获得的多孔结构的特征。高度变化表明表面具有显著的孔隙率，没有明显的覆盖材料。
图2展示了McPS在P3DDT溶液中浸渍30、60、90和120分钟后的AFM图像。
AFM图像显示了一个相对粗糙的表面，高度达到
结论
本研究全面评估了P3DDT沉积及随后热退火对Ag/P3DDT/McPS肖特基二极管在形态学、化学和电学方面的改性。AFM和FTIR分析表明，适度的浸渍时间（30–60分钟）可以确保P3DDT的适当分子组织，而更长的时间则会导致该聚合物过度积累，从而增加粗糙度。控制P3DDT在多孔基质上的沉积是
CRediT作者贡献声明
艾哈迈德·赫姆达尼（Ahmed Hemdani）：撰写——原始草稿，可视化，方法论，形式分析。哈桑·阿萨埃迪（Hasan Assaedi）：撰写——审阅与编辑，监督。梅赫迪·拉赫马尼（Mehdi Rahmani）：撰写——审阅与编辑，监督，研究，概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢Borj-Cédria技术园区CRTEn中心的Wissem Dimassi教授，感谢他在FTIR测量方面的协助。
