Synthesis, structural characterization and comparative optoelectronic performance analysis of Al/<i>KSrSm(BO</i> ₃)₂ <i>/Si</i> and <i>Al/KCaSm(BO</i> ₃)₂ <i>/Si</i> photodiodes

Abstract This study comprehensively examines the synthesis, characterization, and application of two distinct orthoborate photodiodes: <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>r</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mfenced close=")" open="(" separators=""> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mspace width="0.25em"/> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>a</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mfenced close=")" open="(" separators=""> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mspace width="0.25em"/> </mml:math> under varying illumination intensities. The selection of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>r</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mfenced close=")" open="(" separators=""> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>a</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mfenced close=")" open="(" separators=""> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> as active materials is predicated on their exceptional optical and electrical properties. Structural characterization of the synthesized molecules was performed using FT-IR spectroscopy, P-XRD, ICP-MS, TGA/DTA, and SEM-EDX methodologies. The growth of the <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>r</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mfenced close=")" open="(" separators=""> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>a</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mfenced close=")" open="(" separators=""> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>O</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:mfenced> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> borate compounds was achieved via the spin coating technique on n-Si substrates. Performance evaluation of the fabricated Al/ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mi>K</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>r</mml:mi> <mml:mi>S</mml:mi> <mml:mi>m</mml:mi> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mfenced close=")" open="(" separators=""> <mml:mrow> <mml:mi>B</mml:mi> <mml:msub>