Au/(NiS:PVP)/n-Si (MPS) yapısının  kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/w-V) ölçümlerini kullanarak elektriksel özelliklerinin frekansa bağlı incelenmesi
Investigation of electrical properties of Au/(NiS:PVP)/n-Si (MPS) structure using capacitance-voltage (C-V) and  conductance-voltage (G/w-V) measurements depending on frequency
Yazar: MURAT ULUSOY
Danışman: DOÇ. DR. PERİHAN DURMUŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Tezin araştırma konusu olan diyot yapımızın arayüzeyi için hazırlanan NiS yapısı, mikrodalga destekli yöntem ile elde edilmiştir ve bu yöntem son zamanlarda nano-ölçekli sentezlerde büyük ilgi görmektedir. Arayüzey için ayrıca kullanılan polivinilpirolidon (PVP) polimer yapısı, bir yarı kristaldir ve geniş bir kristallik aralığına sahiptir. Özellikle hem suda hem de birçok organik çözücüde iyi çözünebilirliği sayesinde, toksik olmayan karakterleri, benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle endüstriyel birçok alanda kendine yer bulmuştur. Metal-yarıiletken kontaklarda da bu organik polimerler özellikle metal veya metal bileşikleri ile birlikte katkılanarak cihaz performansını önemli ölçüde etkileyen arayüzey durumlarını ortadan kaldırmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Toz halinde elde edilen NiS nano-yapıları uygun bir PVP solüsyonu elde etmek için çözelti olarak deiyonize suda çözündürüldükten sonra oluşan NiS:PVP çözeltisi oda koşullarında karıştırılıp spin kaplama yöntemi ile yarıiletken kristal yüzeyine ince bir film tabaka şeklinde kaplanmıştır. Kristal arka yüzeyine kaplanan omik kontak ile Schottyk kontaklar NiS:PVP yapısının üzerine termal buharlaştırma yöntemiyle kaplandı. Hazırlanan Au/(NiS:PVP)/n-Si diyot yapısının hem kapasitans-voltaj (C-V) hem de iletkenlik-voltaj (G/ω-V) karakteristikleri, oda sıcaklığında, geniş bir frekans ve voltaj aralığında incelendi. Ölçülen elektrofiziksel parametreler, tüketim ve yığılma bölgesinde güçlü frekans bağımlılığı özellikleri göstermiştir. Bu etkilerin nedeni arayüzey durumları (N_ss), seri direnç (R_S) ve polarizasyonun yanı sıra organik arayüzey katmanının (NiS:PVP) varlığından kaynaklanmaktadır.çözeltisi oda koşullarında karıştırılıp spin kaplama yöntemi (SCM) ile yarıiletken kristal yüzeyine ince bir film tabaka şeklinde kaplanmıştır. Kristal arka yüzeyine kaplanan omik kontak ile Schottyk (doğrultucu) kontaklar NiS:PVP yapısının üzerine termal buharlaştırma yöntemiyle kaplandı. Hazırlanan Au/(NiS:PVP)/n-Si diyot yapısının hem kapasitans-voltaj (C-V) hem de iletkenlik-voltaj (G/ω-V) karakteristikleri, oda sıcaklığında, geniş bir frekans ve voltaj aralığında incelendi. Ölçülen elektrofiziksel parametreler, tüketim ve yığılma bölgesinde güçlü frekans bağımlılığı özellikleri göstermiştir. Bu etkilerin nedeni arayüzey durumları (N_ss), seri direnç (R_S) ve polarizasyonun yanı sıra organik arayüzey katmanının (NiS:PVP) varlığından kaynaklanmaktadır.

Abstract:
The NiS structure prepared for the interface of our diode structure, which is the research subject of the thesis, was obtained by the microwave-assisted method, and this method has recently attracted great attention in nano-scale syntheses. The polyvinylpyrrolidone (PVP) polymer structure also used for the interface is semi-crystalline and has a wide crystallinity range. Especially, thanks to its good solubility in both water and many organic solvents, it has found a place in many industrial areas due to its non-toxic characters and unique physical and chemical properties. In metal-semiconductor contacts, these organic polymers are widely used in order to eliminate the interface conditions that significantly affect the performance of the device by doping them with metal or metal compounds. The NiS nano-structures obtained in powder form were dissolved in deionized water as a solution to obtain a suitable PVP solution, and the NiS:PVP solution formed was mixed under room conditions and coated with a thin film layer on the semiconductor crystal surface by spin coating method. With ohmic contact coated on the crystal back surface, Schottky contacts on NiS:PVP structure were covered by the thermal evaporation method. Both capacitance-voltage (C-V) and conductivity-voltage (G/ω-V) characteristics of the prepared Au/(NiS:PVP)/n-Si diode structure, at room temperature, have a wide frequency and voltage. The measured electrophysical parameters showed strong frequency dependency characteristics in the depletion and accumulation region. These effects are due to the presence of the organic interfacial layer (NiS:PVP) as well as the interfacial states (Nss), series resistor (Rs), and polarization.