Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In schottky diyotların akım-voltaj ve kapasite-voltaj ölçümlerinden elde edilen karakteristik parametreler üzerine numune sıcaklığının ve termal tavlamanın etkileri
The effects of sample temperature and termal annealing on characteristic parameters of Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In and Cd/n-InP/In schottky diodes determined from current-voltage and capacitance-voltage measurements
Yazar: FULYA ESRA CİMİLLİ ÇATIR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SAĞLAM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Doktora Tezi olarak sunulan bu çalışmada Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In Schottky diyotları elde edildi ve karakteristik parametreleri numune sıcaklığına göre hesaplandı. Schottky diyotların akım-voltaj (I-V) ve kapasite-voltaj (C-V) ölçüleri 300-10K sıcaklık aralığında 10 K adımlarla alındı. Tavlamanın etkisini görmek için Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In Schottky diyotları 400oC'de N2 gazı içerisinde 3 dakika tavlandı ve I-V ve C-V ölçüleri tekrarlandı. I-V ölçümlerinden elde edilen engel yükseklikleri, tavlanmamış Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In Schottky diyotları için 0,371, 0,517, 0,635 eV (300 K) ile 0,038, 0,128, 0,146 eV (10 K) arasında değişmekteyken, idealite faktörlerinin 1,068, 1,016, 1,074 (300 K) ile 6,488, 11,898, 9,074 (10 K) arasında ve 400oC'de tavlanmış Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In Schottky diyotları için engel yükseklikleri 0,430, 0,570, 0,640 eV (300 K) ile 0,128, 0,034, 0,155 eV (10 K) arasında değişmekteyken idealite faktörlerinin 1,005, 1,008, 1,046 (300 K) ile 14,312, 3,150, 9,147 (10 K) arasında değerler aldığı görüldü. Schottky kontakların C-V karakteristikleri 1 MHz frekansta sıcaklığa bağlı ölçülerek, engel yüksekliğinin ısıl işleme karşı davranışı araştırıldı. C-2-V grafiklerinden hesaplanan engel yükseklikleri tavlanmamış Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In Schottky diyotlarının 0,606, 0,546, 0,713, eV (300 K) ile 0,044, 0,271, 0,814 eV (10 K) arasında ve 400oC'de tavlanmış Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In veCd/n-InP/In Schottky diyotlarının, 0,490, 0,662, 0,849 eV (300 K) ile 0,273, 0,395, 1,049 eV (10 K) arasındadır. I-V ve C-V ölçümlerinden elde edilen engel yüksekliği değerlerinin tavlandıktan sonra arttığı, idealite faktörü değerlerinin ise azaldığı görülmektedir. Tavlanmamış ve 400oC'de tavlanmış Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In Schottky kontakların sıcaklığa bağlı engel karakteristiklerinin ?engel inhomojenliği modeline? uyduğu görüldü. 0-150 K ve 150-300 K sıcaklık aralığında Schottky diyotlara iki farklı ortalama engel yüksekliğinin eşlik etmesi engel yüksekliğinin çift Gaussian modeli ile uyum içerisindedir. Ayrıca sıcaklığa bağlı I-V ve C-V karakteristiklerinden seri direnç, taşıyıcı konsantrasyonu, difüzyon potansiyeli ve fermi enerjisi gibi parametreleri de hesaplandı.

Abstract:
In this PhD thesis, Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In, and Cd/n-InP/In Schottky diodes were obtained and their characteristic parameters were calculated according to the sample temperature. The current voltage (I-V) and capacitance voltage (C-V) measurements of the Schottky diodes have been measured between 300-10 K with 10K steps. To determine the effect of annealing, the Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In , and Cd/n-InP/In Schottky diodes were annealed at 400oC in N2 atmosphere for 3 min. and I-V and C-V characteristics were obtained. The values of the barrier height obtained from I-V measurements for as-deposited Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In, and Cd/n-InP/In Schottky diodes vary from 0.371, 0.517, 0.635 eV (300 K) to 0.038, 0.128, 0.146 eV (10 K), and the ideality factors vary from 1.068, 1.016, 1.074 (300 K) to 6.488, 11.898, 9.074 (10 K). However, the barrier hight values of the annealed (at 400oC) Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In, and Cd/n-InP/In Schottky diodes vary from 0.430, 0.570, 0.640 eV (300 K) to 0.128, 0.034, 0.155 eV (10 K) while the ideality factors vary from 1.005, 1.008, 1.046 (300 K) to 14.312, 3.150, 9.147 (10 K). The temperature dependent C-V characteristics of the Schottky contacts were carried out at 1 MHz frequency, and the behavior of barrier height against annealing have been investigated. The values of barrier height obtained from C-2-V plots of Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In ve Cd/n-InP/In Schottky diodes vary from 0.606, 0.546, 0.713, eV (300 K) to 0.044, 0.271, 0.814 eV (10 K). However, the barrier height values of the annealed (at 400oC) Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In, and Cd/n-InP/In Schottky diodes vary from 0.490, 0.662, 0.849 eV (300 K) to 0.273, 0.395, 1.049 eV (10 K). It is observed that the barrier heigth values determined from I-V and C-V measurements increased after annealing at 400oC while the ideality factor values decreased. Temperature dependent barrier height values of as-deposited and annealed (at 400oC) Ag/n-InP/In, Au/n-InP/In, and Cd/n-InP/In Schottky contacts is consistent with ?the barrier inhomogeneous model? of Schottky diodes. Because of accompanying two different mean barrier height values to the schottky diodes for the 0-150 K and 150-300 K temperature ranges, barrier height matches with the double Gaussian model of barrier height. Finally, the temperature dependent series resistances, diffusion potentials, doping concentrations, and the fermi energy values were obtained from the I-V and C-V characteristics and these results agree with the published studies.