Isıl olarak tavlanmış Ni/n-GaAs/In schottky diyotların deneysel karakteristiklerinin engel inhomojenlik modeline göre belirlenmesi
Determination according to barrier inhomogeneity of experimental characteristics of thermally annealed Ni/n-GaAs/In schottky barrier diodes
Yazar: HÜLYA DOĞAN
Danışman: PROF. DR. ABDÜLMECİT TÜRÜT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yaklaşık olarak 7,3x10 cm taşıyıcı yoğunluğuna sahip n-tipi GaAs kristali kullanılarak aynışartlarda 8 adet Ni/n-GaAs/In Schottky engel diyotları (SED) hazırlanmıştır. Ni/n-GaAs/InSED'ları 2000C'den 7000C'ye kadar tavlandıktan sonra, diyotların termal kararlılığı akımgerilim (I-V) karakteristikleri kullanılarak araştırılmıştır. Schottky engel yüksekliği (SEY) veidealite faktörü değerleri, sırasıyla, 0.853Â±0.012 eV ve 1.061Â±0.007'den (referans diyot için)0.785Â±0.002 eV ve 1.209Â±0.005'e (6000C'de tavlanan numune için) kadar değişmiştir.Tavlanmamış numunenin (referans diyot) idealite faktörü için 1.061Â±0.007'lik bir ortalamadeğeri, bu Schottky kontağın ideale yakın bir davranış gösterdiğine işaret eder. 400oC'ye kadaridealite faktörünün değeri hemen hemen sabit kalmıştır. Bu diyotların I-V karakteristikleri7000C'lik tavlamada bozulmuştur. Schottky diyotların hem 4000C'deki I-V karakteristikleri vehem de 6000C'deki I-V karakteristikleri birbiriyle çakışmıştır. Bu durum, Ni/n-GaAs arayüzeyiboyunca akımın, tavlama etkisinden dolayı oluşan aynı engel yükseklikli patch'lerden(küçüklokal bölgeler) akmasına atfedilebilir. 500oC'deki değerlere göre, 600oC'deki idealitefaktörünün değeri azalmış ve SEY'in değeri artmıştır. Bu durum, 600oC'de son reaksiyonürünleri olan NiAs and NiGa vasıtasıyla ortaya çıkabilir. Literatürde bahsedildiği gibi, GaAs'takontak yapılan NiGa ısısal olarak kararlı bir faz oluşturur. Engel yüksekliği inhomojenliği vepatch modeli hesaplamalarından, diyotların doğru beslem homojen SEY'lerinin tersbesleminkilerden daha büyük değerler verdiği görülmüştür. Bu, Ni/n-GaAs/In SED'larında,pinch-off (kısılma) ters beslem altında durulmaya uğrarken, yüksek engel elektrotunun doğrubeslem altında pinch-off edilmiş olmasından (artmasından) ileri gelebilir. Pinch-off modelinde,homojen olmayan bir Schottky kontak doğru beslem altında yüksek engel kontağı olarak ve tersbeslem altında düşük engel kontağı olarak çalışabilir. Son zamanlarda, pinch-off (kısılma) doğrubeslem altında azaltılırken veya durulmaya uğratılırken, düşük engel elektrodunun ters beslemaltında artabileceği rapor edildi. Ni/n-GaAs/In Schottky diyotlarında, pinch-off`un ters beslemaltında durulmaya uğradığı ve doğru beslem altında yüksek engel elektrotun pinch-off olduğukanaatine varılmıştır.2006, 84 SayfaAnahtar Kelimeler: GaAs, Termal tavlama, Schottky engel inhomejenliği, Schottky engelyüksekliği, Metal- yarıiletken kontaklar.i

Abstract:
It has been identically prepared as many as eight Ni/n-GaAs/In Schottky barrier diodes (SBDs)15 -3using an silicon doped n-GaAs substrate with a doping density of about 7.3x10 cm . Thethermal stability of the Ni/n-GaAs/In Schottky diodes has been investigated using current-o ovoltage (I-V) techniques after annealed for 1 min in N2 atmosphere from 200 C to 700 C. ForNi/n-GaAs/In SBDs, the Schottky barrier height (SBH) and ideality factor values range from0.853Â±0.012 eV and 1.061Â±0.007 (for as-deposited sample) to 0.785Â±0.002 eV and 1.209Â±0.005(for 600oC annealing). The ideality factor values remained about unchanged up to 400oCannealing. The I-V characteristics of the devices deteriorated at 700oC annealing. An averageideality factor value of 1.061Â±0.007 for as-deposited sample says that the device has a nearly-ideal Schottky contact. The ideality factor value decreased and SBH value at 600oC increasedwith respect to the value at 500oC, it has reported that NiAs and NiGa are the final reactionproducts at 600oC and a codeposited film of NiGa should result in thermally stable single-phasecontact to GaAs. Furthermore, it has been seen that pinch-off model plays an important role inelectron transport. From barrier inhomogeneity or patch model calculations, it has been obtaineda higher homogeneous barrier height under forward bias than under reverse bias. The modelsuggests that the pinch off is stronger under forward bias than under reverse bias, and underreverse bias, the pinch off may eventually be relaxed. So, one may reach the conclusion that thehomogeneous barrier height should be higher under forward bias than under reverse bias. But aspinch-off model suggests that an inhomogeneous Schottky contact may behave like a high-barrier contact under forward bias and a low-barrier contact under reverse bias. It has beenconcluded that the low-barrier electrode is pinched off under forward bias while the pinch off isrelaxed under reverse bias in Ni/n-GaAs/In SBDs under consideration.2006, 84 PagesKeywords: GaAs, Thermal annealing, Schottky barrer inhomogeneities, Schottky barrierheight, Metal-semiconductor contacts.ii