Aynı şartlar altında hazırlanmış Au/n-Si/Au-Sb MIS Schottky diyotların idealite faktörleri ile engel yükseklikleri arasındaki ilişki
The Relation between the ideality factor and the barrier height of Au/n-Si/Au-Sb MIS Schottky diodes prepared under the same conditions
Yazar: FULYA ESRA CİMİLLİ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA SAĞLAM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Anodik oksidasyon = Anodic oxidation ; Engel yüksekliği = Barrier height ; Schottky diyodları = Schottky diodes ; Seri direnç = Series resistance

Özet:
Bu tezde, [100] doğrultusunda büyütülmüş, özdirenci 3 ü-cm olan n-tipi Si kristali kullanılarak elde edilen Aıı /n-Si/Au-Sb MİS Sehottky diyotlarınm karakteristik parametreleri hesaplanarak, diyotların idealite faktörleri ile engel yükseklikleri arasındaki ilişki araştırıldı. Bunun için. n- SiTın mal yüzeyi üzerine Aıı-Sb (%0.1 Sb) alaşımı buharlaştırılarak ve N: atmosferinde 420°C"de 3 dakika tavlanarak omik kontak yapıldı. MİS diyotlar elde edebilmek için anodik oksidasyon yöntemi kullanıldı. Oksit büyütme işleminin sadeee parlatılmış yüzeylerde oluşabilmesi için, omik kontak yapılmış yüzey ve yan yüzeyler elektriksel ve kimyasal olarak yalıtıldı. Numune anodik oksidasyon işlemi için hazır hale getirilince, sabit akım şartları altında ve 0.1 M KOLİ elektroliti kullanılarak ince bir anodik SiOı tabakası elde edildi. Sehottky kontakları elde edebilmek için yarıiletkenin oksitlenmiş yüzeyine 10" torr basınçla 1 mm çapında dairesel noktalar şeklinde Aıı metali buharlaştırıldı. Böylece Aıı 'n-Si/Au-Sb MİS Sehottky diyotları elde edildi. Au/n-Si/Au-Sb MİS Sehottky diyotlarınm akım-voltaj (I-V) ve kapasite-voltaj (C-V) ölçümleri, oda sıcaklığında, karanlıkta ve f=l MFIz frekansta (kapasite-voltaj) alındı. Diyotların doğru beslem Inl-V grafikleri değerlendirilerek, idealite faktörü, engel yüksekliği ve seri direnç değerleri hesaplandı. Doğru beslem karakteristiklerinden elde edilen bu parametrelerin istatistik dağılımları çizilip. Gauss fonksiyonu yardımıyla fitler yapılarak ortalama idealite faktörü = 1.170. ortalama engel yüksekliği «L>ı,> - 0,796 eV ve ortalama seri direnç - 33.27 Q olarak elde edildi. Yine C~-V karakteristiklerinden elde edilen engel yükseklikleri ile taşıyıcı yoğunluklarının istatistik dağılımlarından, ortalama engel yüksekliği b>- 0,830 eV ve ortalama taşıyıcı yoğunluğu =l, 213x10 cm''' olarak elde edildi. İdealite faktörleri ile engel yükseklikleri arasında lineer ve ters orantılı bir ilişki olduğu görüldü. Engel inhomojenliğinden kaynaklanan ve ideal olmayan bu davranışlar arayüzey tabakası, arayüzey halleri ve seri dirence atfedildi. 2003,71 sayfa Anahtar Kelimeler: MİS Sehottky diyotlar, metal-yarıiletken kontaklar, engel inhomojenliği, anodik oksidasyon, seri direnç.

Abstract:
In this study we calculated the characteristic parameters of the Au /n-Si/Au-Sb MIS Schottky diodes with [100] orientation and 3 Q-cm resistivity obtained by n-type Si wafer. And we studied the relation between the ideality factors and the barrier heights of the diodes. So the omic contact was made by evaporating the Au-Sb (%0.1 Sb) alloy to the back side of the sample under N> atmosphere and at 420'C for 3 minutes. In order to fabricate MIS diodes, the anodization process was used and to brought up the oxides just at the polished surface, the ohmic contact side and the surrounding sides were isolated as electrically and chemically. When the sample was prepared for the anodization process, a thin anodic SiO? layer was obtained on the Si's polished surface. Anodization process is done under constant current conditions at room temperature and KOH electrolyte was used. To obtain the Schottky contacts An metal was evaporated to Si nuclei 10 " torr pressure with the shape of I mm diameter circles. Then the Au /n-Si/Au-Sb MIS Schottky diodes was formed. The current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) measurements of Au /n-Si/Au-Sb MIS Schottky diodes was performed at room temperature, in the dark and at 1 MHz frequency for the capacitance-voltage measurement. The characteristic parameters such as ideality factor, barrier height and series resistance were obtained by the forward bias current-voltage characteristics. Then the statistical distribution of this parameters was drawn and with the fits by the Gaussian function, the average ideality factor, barrier height and series resistance were found as - 1,170. - 0,796 eV, = 33,27 Q.. Like this, the average barrier height and doping concentration were found as =0.830 eV, ^1.213 xlu" cm" with the C"2-V characteristics. One can see a linear relationship with reverse proportion between the barrier height and the idealit} factor. The nonideal behavior arising from the barrier height was attributed to the interfacial layer, interface states and the series resistance. 2003, 71 pages Keywords: MIS Schottky diodes, metal-semiconductor contacts, barrier inhomogeneties, anodization. series resistance.