Enhanced diode performance in cadmium telluride–silicon nanowire heterostructures

)
is the responsivity, J
d 
is the dark current density at a given reverse bias, and q is 
the elementary charge of a single electron. Figure 7 (a) shows the spectral detectivity of 
fabricated devices. A relatively high degree of detectivity is obtained due to the low dark 
current in both heterojunction diodes. The detectivity was found to be higher for the CdTe 
thin film/Si nanowire heterojunction device as compared to the planar reference sample. The 
highest value of the detectivity was found to be 9 x 10
12 
cm Hz
1/2 
W
-1 
at 845 nm for the 
nanowire based device due to its higher photoresponse at this particular wavelength.
The external quantum efficiency (EQE) of the fabricated heterojunction photodiodes 
was estimated using the relation [37],
(4) 
, where R(

)
is the photoresponsivity in A W
-1
at a given wavelength of incident light and 

is the wavelength in nm. The obtained spectral EQE (%) curve is shown in Figure 7 (b). It 
was noticed that the EQE is higher for the nanowire based device than that of the planar 
control device over the entire wavelength range. The peak value of EQE was about 70% for 
the nanowire based device; whereas it was 10% for the planar device at a wavelength of 845 
nm. The high EQE of the nanowire based device indicates the effect of enhanced light 
absorption within the Si nanowire arrays (as shown in Figure 6 (a)) resulting in effective 
electron-hole pair generation, separation in the junction, and transportation of the 
photogenerated charge carriers towards metallic contacts, and consequently efficient 
collection leading to a higher photocurrent. 

---

20 
In the investigated device structure, combination of the CdTe thin film with Si 

nanowire arrays offers the effective absorption of light within a broader wave length range 
from 350 nm to 1100 nm. Three-dimensional nature of the p-n junction between the Si 
nanowires and CdTe thin film suppressed the lattice mismatch between these two 
complementary materials and allowed the deposition of highly crystalline CdTe film on the 
nanowires. Therefore, an improved spectral response in the whole visible and near-infrared 
range was observed for the heterojunction device with nanowires. We believe that the 
deposition of a higher quality complementary semiconductor CdTe thin film and the 
development of effective nanowire surface passivation could further improve the p-n junction 
quality leading to enhanced device performance of studied Si nanowire based heterojunction 
photodiodes.