The electronic structure of thermally co-evaporated indium-tungsten-oxide films is investigated. The stoichiometry is varied from pure tungsten oxide to pure indium oxide, and the band alignment at the indium-tungsten-oxide/crystalline silicon heterointerface is monitored. Using in-system photoelectron spectroscopy, optical spectroscopy, and surface photovoltage measurements, we show that the work function of indium-tungsten-oxide continuously decreases from 6.3 eV for tungsten oxide to 4.3 eV for indium oxide, with a concomitant decrease in the band bending at the hetero interface to crystalline silicon than indium oxide.

1.
J.
Werner
,
J.
Geissbühler
,
A.
Dabirian
,
S.
Nicolay
,
M.
Morales-Masis
,
S.
De Wolf
,
B.
Niesen
, and
C.
Ballif
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
17260
(
2002
).
2.
C.
Battaglia
,
S.
Martín de Nicolás
,
S.
De Wolf
,
X.
Yin
,
M.
Zheng
,
C.
Ballif
, and
A.
Javey
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
113902
(
2014
).
3.
J.
Bullock
,
M.
Hettick
,
J.
Geissbühler
,
A. J.
Ong
,
T.
Allen
,
C. M.
Sutter-Fella
,
T.
Chen
,
H.
Ota
,
E. W.
Schaler
,
S.
De Wolf
 et al,
Nat. Energy
1
,
15031
(
2016
).
4.
N.
Naghavi
,
D.
Abou-Ras
,
N.
Allsop
,
N.
Barreau
,
S.
Bücheler
,
A.
Ennaoui
,
C.-H.
Fischer
,
C.
Guillen
,
D.
Hariskos
,
J.
Herrero
 et al,
Prog. Photovoltaics: Res. Appl.
18
,
411
(
2010
).
5.
M. T.
Greiner
,
M. G.
Helander
,
W.-M.
Tang
,
Z.-B.
Wang
,
J.
Qiu
, and
Z.-H.
Lu
,
Nat. Mater.
11
,
76
(
2012
).
6.
J.
Meyer
,
T.
Winkler
,
S.
Hamwi
,
S.
Schmale
,
H.-H.
Johannes
,
T.
Weimann
,
P.
Hinze
,
W.
Kowalsky
, and
T.
Riedl
,
Adv. Mater.
20
,
3839
(
2008
).
7.
J.
Robertson
and
R. M.
Wallace
,
Mater. Sci. Eng. R: Rep.
88
,
1
(
2015
).
8.
C. G.
Granqvist
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
60
,
201
(
2000
).
9.
N.
Ito
,
Y.
Sato
,
P. K.
Song
,
A.
Kaijio
,
K.
Inoue
, and
Y.
Shigesato
,
Thin Solid Films
496
,
99
(
2006
).
10.
Y.
Yoshida
,
D. M.
Wood
,
T. A.
Gessert
, and
T. J.
Coutts
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
2097
(
2004
).
11.
Y.
Abe
,
N.
Ishiyama
,
H.
Kuno
, and
K.
Adachi
,
J. Mater. Sci.
40
,
1611
(
2005
).
12.
A.
Klein
,
C.
Körber
,
A.
Wachau
,
F.
Säuberlich
,
Y.
Gassenbauer
,
S. P.
Harvey
,
D. E.
Proffit
, and
T. O.
Mason
,
Materials
3
,
4892
(
2010
).
13.
S. M.
Sze
and
K. K.
Ng
,
Physics of Semiconductor Devices
(
Wiley-Interscience
,
2007
).
14.
S.-H.
Wei
,
S. B.
Zhang
, and
A.
Zunger
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
3199
(
1998
).
15.
R. A.
Street
,
Hydrogenated Amorphous Silicon
(
Cambridge University Press
,
1991
).
16.
P.
Schulz
,
E.
Edri
,
S.
Kirmayer
,
G.
Hodes
,
D.
Cahen
, and
A.
Kahn
,
Energy Environ. Sci.
7
,
1377
(
2014
).
17.
R.
Anthonj
,
N.
Karl
,
B. E.
Robertson
, and
J. J.
Stezowski
,
J. Chem. Phys.
72
,
1244
(
1980
).
18.
K.-U.
Ritzau
,
M.
Bivour
,
S.
Schröer
,
H.
Steinkemper
,
P.
Reinecke
,
F.
Wagner
, and
M.
Hermle
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
131
,
9
(
2014
).
19.
X.
Liu
,
F.
Wang
, and
Q.
Wang
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
14
,
7894
(
2012
).
20.
J.
Brillet
,
J.-H.
Yum
,
M.
Cornuz
,
T.
Hisatomi
,
R.
Solarska
,
J.
Augustynski
,
M.
Graetzel
, and
K.
Sivula
,
Nat. Photonics
6
,
824
(
2012
).
21.
M. T.
Greiner
,
L.
Chai
,
M. G.
Helander
,
W.-M.
Tang
, and
Z.-H.
Lu
,
Adv. Funct. Mater.
22
,
4557
(
2012
).
22.
C.-Y.
Lee
,
M. I. A.
Aziz
,
S.
Wenham
, and
B.
Hoex
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
56
,
08MA08
(
2017
).
23.
M.
Bivour
,
J.
Temmler
,
H.
Steinkemper
, and
M.
Hermle
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
142
,
34
(
2015
).
24.
L. G.
Gerling
,
S.
Mahato
,
A.
Morales-Vilches
,
G.
Masmitja
,
P.
Ortega
,
C.
Voz
,
R.
Alcubilla
, and
J.
Puigdollers
,
Sol. Energy Mater Sol. Cells
145
,
109
(
2015
).
25.
C.
Tao
,
S.
Ruan
,
G.
Xie
,
X.
Kong
,
L.
Shen
,
F.
Meng
,
C.
Liu
,
X.
Zhang
,
W.
Dong
, and
W.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
43311
(
2009
).
26.
M.
Mews
,
L.
Korte
, and
B.
Rech
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
158
(
Part
),
77
(
2016
).
27.
M.
Mews
,
A.
Lemaire
, and
L.
Korte
,
IEEE J. Photovoltaics
7
,
1209
(
2017
).
28.
G.
Oh
,
J.
Jeon
,
K. S.
Lee
, and
E. K.
Kim
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
16
,
5109
5113
(
2016
).
29.
J.
Yu
,
J.
Zhou
,
J.
Bian
,
L.
Zhang
,
Y.
Liu
,
J.
Shi
,
F.
Meng
,
J.
Liu
, and
Z.
Liu
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
56
,
08MB09
(
2017
).
30.
D.-J.
Kim
,
B.-S.
Kim
, and
H.-K.
Kim
,
Thin Solid Films
547
,
225
(
2013
).
31.
A.
Pan
and
T. P.
Ma
,
Appl. Phys. Lett.
37
,
163
(
1980
).
32.
S.
Li
,
Z.
Yao
,
J.
Zhou
,
R.
Zhang
, and
H.
Shen
,
Mater. lett.
195
,
213
(
2017
).
33.
A. A.
Akl
,
H.
Kamal
, and
K.
Abdel-Hhady
,
Phys. B
325
,
65
(
2003
).
34.
R. E.
Agbenyeke
,
E. A.
Jung
,
B. K.
Park
,
T.-M.
Chung
,
C. G.
Kim
, and
J. H.
Han
,
Appl. Surf. Sci.
419
,
758
(
2017
).
35.
R.
Liu
,
Y.
Lin
,
L.-Y.
Chou
,
S. W.
Sheehan
,
W.
He
,
F.
Zhang
,
H. J. M.
Hou
, and
D.
Wang
,
Angew. Chem. Int. Ed.
50
,
499
(
2011
).
36.
Z. S.
Houweling
,
J. W.
Geus
,
M.
de Jong
,
P.-P. R.
Harks
,
K. H.
van der Werf
, and
R. E.
Schropp
,
Mater. Chem. Phys.
131
,
375
(
2011
).
37.
J.
Kane
,
H.
Schweizer
, and
W.
Kern
,
Thin Solid Films
29
,
155
(
1975
).
38.
P.
Koscielniak
,
J.
Mazur
,
J.
Henek
,
M.
Kwoka
,
L.
Pawela
, and
J.
Szuber
,
Thin Solid Films
520
,
927
(
2011
).
39.
J.
Ip
,
T. P.
Nguyen
, and
P.
Le Rendu
,
Synth. Met.
138
,
107
(
2003
).
40.
F.
Bussolotti
,
L.
Lozzi
,
M.
Passacantando
,
S. L.
Rosa
,
S.
Santucci
, and
L.
Ottaviano
,
Surf. Sci.
538
,
113
(
2003
).
41.
J.-S.
Lee
,
I.-H.
Jang
, and
N.-G.
Park
,
J. Phys. Chem. C
116
,
13480
(
2012
).
42.
G. E.
Jellison
and
F. A.
Modine
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
2137
(
1996
).
43.
S.
D'Elia
,
N.
Scaramuzza
,
F.
Ciuchi
,
C.
Versace
,
G.
Strangi
, and
R.
Bartolino
,
Appl. Surf. Sci.
255
,
7203
(
2009
).
44.
I.
Valyukh
,
S.
Green
,
H.
Arwin
,
G.
Niklasson
,
E.
Wackelgard
, and
E.
Granqvist
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
94
,
724
(
2010
).
45.
A. V. J.
Tauc
and
R.
Grigorovici
,
Phys. Status Solidi B
15
,
627
(
1966
).
46.
H. R.
Fallah
,
M.
Ghasemi
,
A.
Hassanzadeh
, and
H.
Steki
,
Physica B
373
,
274
(
2006
).
47.
K.
Heilig
,
Surf. Sci.
44
,
421
(
1974
).
48.
S. P.
Harvey
,
T. O.
Mason
,
Y.
Gassenbauer
,
R.
Schafranek
, and
A.
Klein
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
39
,
3959
(
2006
).
49.
M.
Mews
,
M.
Liebhaber
,
B.
Rech
, and
L.
Korte
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
13902
(
2015
).
50.
F.
Feldmann
,
M.
Simon
,
M.
Bivour
,
C.
Reichel
,
M.
Hermle
, and
S. W.
Glunz
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
131
,
100
(
2014
).
51.
Z.
Zhang
and
J. T.
Yates
,
Chem. Rev.
112
,
5520
(
2012
).
52.
J.
Frisch
,
A.
Vollmer
,
J.
Rabe
, and
N.
Koch
,
Org. Electron.
12
,
916
(
2011
).
53.
D. C.
Gleason-Rohrer
,
B. S.
Brunschwig
, and
N. S.
Lewis
,
J. Phys. Chem. C
117
,
18031
(
2013
).
54.
W.
Mönch
,
Electronic Properties of Semiconductor Interfaces
(
Springer
,
2004
).
55.
L. G.
Gerling
,
C.
Voz
,
R.
Alcubilla
, and
J.
Puigdollers
,
J. Mater. Res.
32
,
260
(
2017
).
56.
J. P.
Kleider
,
A. S.
Gudovskikh
, and
P. Roca i
Cabarrocas
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
162101
(
2008
).
57.
L.
Korte
,
R.
Rößler
, and
C.
Pettenkofer
,
J. Appl. Phys.
115
,
203715
(
2014
).
You do not currently have access to this content.