(Ni/Au)/Al0. 22Ga0. 78N/AlN/GaN çoklu-yapıların elektriksel karakteristiklerinin admitans spektroskopi metoduyla incelenmesi
The investigation of electrical properties of Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN hetero-structures by using admittance spectroscopy method
Yazar: YASEMİN ŞAFAK ASAR
Danışman: PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN çoklu-yapıların sıcaklığa bağlı ve karakteristikleri 80?390 K sıcaklık aralığında etkisi göz önünde bulundurularak araştırıldı. Deneysel sonuçlar ve değerlerinin sıcaklık ve uygulanan voltajın güçlü birer fonksiyonu olduğunu gösterdi. Tüm sıcaklıklar için kapasitansın belirli bir voltaj noktasından (~2,8 V) geçtiği ve sonra negatif değerlere gittiği görüldü. Bu durum literatürde negatif kapasitans (NC) olarak bilinir. Bu davranışı açıklamak için aynı voltaj değeri için farklı sıcaklıklarda ve grafiği çizildi. 'nin negatif değerlerinin artan sıcaklıkla azaldığı görülmüştür. NC'deki bu azalma değerlerinde bir artmaya sebep olur. ve değerlerinin bu davranışı polarizasyondaki artışa ve daha fazla taşıyıcının yapı içine sokulmasına atfedilebilir. değerlerinin artan sıcaklıkla arttığı gözlendi. eğrilerindeki kesişme ve değerlerinin sıcaklıkla artıyor olması özellikle düşük sıcaklıklarda serbest yük taşıyıcıların eksikliği ile açıklanabilir. Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN çoklu yapılarda yüzey durumlarının admitansa bağlı karakteristikleri incelendi. ve ölçümleri 5 kHz-1 MHz frekans aralığında gerçekleştirildi ve deneysel veriler değerlendirilirken eşdeğer devre modeli kullanıldı. Frekansa bağlı ve verileri değerlendirilirken yüzey durumlarının metal-GaN yüzeyi arasında yer aldığını varsayan model kullanıldı. Yüzey durumlarının yoğunluğu ve zaman sabiti enerjinin ( ) bir fonksiyonu olarak verildi. Metal ile GaN tabakası arasında bir yalıtkan tabaka varlığında diyot parametrelerinin değişimini incelemek üzere GaN tabakası üzerine 5,5 nm kalınlığında SiNx yalıtkan tabaka kaplanarak sonuçlar karşılaştırıldı. Buna göre yalıtkan tabaka varlığında kaçak akımı azalırken, n ve değerlerinin arttığı görüldü. Ayrıca yalıtkan tabaka varlığında NC'nin daha ileri voltajlarda ortaya çıktığı görüldü.

Abstract:
The temperature dependent and characteristics of (Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN hetero-structures were investigated by considering the effect in the temperature range of 80?390 K. The experimental results show that the values of and are strongly functioning of temperature and bias voltage. The values of cross at a certain forward bias voltage point (~2,8 V) and then change to negative values for each temperature, known as negative capacitance (NC) in the literature. In order to explain the NC behavior, we drawn the vs I and vs I plots for various temperatures at the same bias voltage. The negativity of the decreases with increasing temperature at the forward bias voltage, and this decrement in the NC corresponds to the increment of the conductance. This behavior of the and values can be attributed to an increase in the polarization and the introduction of more carriers in the structure. values increase with increasing temperature. The intersection behavior of curves and the increase in Rs values with temperature can be explained by the lack of free charge carriers, especially at low temperatures. The surface states in Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN heterostructures were investigated. and measurements were carried out in the frequency range of 5 kHz to 1 MHz, and an equivalent circuit model was used to analyze the experimental data. The analysis of the frequency dependent capacitance and conductance data was performed, assuming models in which states are located at the metal?GaN surface. The density ( ) and time constant ( ? of the surface states have been determined as a function of energy ( ). To compare the change in diode parameters in the presence of insulator layer between metal and GaN layers, with the thick of 5,5 nm SiNx layer was grown on GaN layer. Experimental results show that the presence of insulator layer decreases the leakage current, while the values of n ve increase. In addition, in the presence of insulator layer NC arise in higher values of forward bias voltages.