Polimer arayüzey kullanılarak hazırlanan Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si Schottky bariyer diyotun frekansa bağlı elektrik ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of frequency dependent electric and dielectric properties of Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si Schottky barrier diode prepared by using polymer interface layer
Yazar: AYNUR ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGE TÜZÜN ÖZMEN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Arayüzeyler =   ; Dielektrik özellikler = Dielectric properties ; Diyodlar = Diodes ; Elektriksel özellikler = Electrical properties ; Fizik = Physics ; Frekans = Frequency ; Organik = Organic ; Polimerler = Polymers ; Schottky diyodları = Schottky diodes ; Yarı iletkenler = Semiconductors

Özet:
Son yıllarda organik polimer malzemeler araştırmaların odağı haline gelmiştir. Organik malzemelerin yarıiletken teknolojisinde bu kadar öne çıkmasının sebepleri; düşük sıcaklıklarda çalışma imkanı sunması, düşük maliyetle kolay üretilebilir olmaları, geniş yüzeylere büyütülebilir olmaları ve üretilen cihazların yüksek verimliliğe sahip olmalarıdır. Bu özelliklerinden dolayı organik malzeme ile yapılan bir çok çalışmanın sonucu olarak, organik alan etkili transistör (OFET), organik ince film transistör (OTFT), Schottky bariyer diyot (SBD) ve organik ışık yayan diyot (OLED) gibi bir çok elektronik cihazın üretimi yapılmaktadır. Günümüzde kullanılan elektronik cihazların çoğunda bulanan diyot teknolojisinde ise SBD oldukça büyük yer kaplamaktadır. SBD'leri diğer diyotlardan daha çok tercih edilmesinin nedeni ise; tepki sürelerinin çok daha hızlı olması, yüksek frekans değerlerinde anahtarlama özelliğini kaybetmemesi ve daha düşük voltaj ile iletime geçebilmeleridir. Bu tez çalışmasında, altın/poly (3-hexylthiophene):2,3,5,6-tetrafluoro- 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (P3HT:F4:TCNQ)/n-tipi silisyum (Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si) metal-polimer-yarıiletken (MPY) SBD yapının dielektrik özellikleri incelenmiştir. Kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/w-V) ölçümleri, -10 V – +10 V voltaj aralığında, 10 kHz – 2 MHz frekans aralığında, oda sıcaklığında ve karanlıkta gerçekleştirilmiştir. Kapasitans ve iletkenlik değerlerinden yararlanılarak direnç (Ri) ve arayüzey durum yoğunluğu (Nss) parametreleri elde edilmiştir. Frekans arttıkça direnç eğrilerindeki piklerin şiddetinin ve Nss değerlerinin azaldığı görülmektedir. Frekans ve voltaja bağlı dielektrik sabiti (ε'), dielektrik kayıp (ε''), ac iletkenlik (σac), kayıp tanjantı (tanδ), gerçel ve sanal elektrik modülleri (M' ve M'') C-V ve G/w-V ölçümleri kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar doğrultusunda Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si MPY SBD için ε', ε'', σac, M' ve M'' parametrelerinin frekansa bağlı olduğu görülmüştür. Frekans değerlerinin artmasıyla birlikte Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si SBD'nin ε' ve ε'' parametreleri azalırken, σac, M' ve M'' parametreleri artış göstermektedir. Öte yandan, frekans arttığında tanδ neredeyse sabit kalmıştır. Sonuç olarak, Au/P3HT: F4-TCNQ/n-Si MPY SBD için  σac, ε', ε'', M' ve M'' parametrelerinin frekansa güçlü bir şekilde bağlı olduğu görülmektedir.

Abstract:
In the last few decades, the polymeric organic materials have been a subject of intensive research. The main reasons of being the center of attention of organic polymers in semiconductor technology are including low-temperature processing, low cost, easy fabrication techniques and large area processing, allow the variety of large application fields and opportunity to produce of high performance devices. Through these properties, many devices can be manufactured with organics such as organic field effect transistors (OFETs), organic thin film transistors (OTFTs), Schottky diodes and organic light emitting diodes (OLEDs). Schottky barrier diodes (SBDs) are the most widely used diodes in electronic devices, because of their faster response time, switching ability under the high frequency signals and low forward voltage drop compared to other diodes. In this thesis, the dielectric properties of the gold/poly (3-hexylthiophene):2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8- tetracyanoquinodimethane/n-type silicon (Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si) metal-polymer-semiconductor (MPS) Schottky barrier diode (SBD) structure were investigated. Capacitance- voltage (C-V) and conductance-voltage (G/w-V) measurements were performed on -10 V – +10 V voltage range, in 10 kHz – 2 MHz frequency range, , at room temperature and in the dark. Resistance (Ri) and interface state density (Nss) parameters were obtained using the values of capacitance and conductivity. The intensity of the peaks in the resistance curves and the Nss values decrease by increasing the frequency. The frequency and voltage dependent dielectric constant (ε'), dielectric loss (ε''), ac conductivity (σac), loss tangent (tanδ) and the real and imaginary parts of electric modulus (M' and M'') were calculated by using C-V and G/w-V measurements. The experimental results show that ε', ε'', σac, M' and M'' parameters are robust functions of the frequency for the Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si SBDs. If ε' and ε'' parameters of the Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si SBDs decrease, σac, M' and M'' parameters increase with increasing the frequency for each voltage values. On the other hand, tanδ remain almost constant even though the frequency increases. Finally, it can be concluded that σac, ε', ε'', M' and M'' parameters are strongly dependent on the frequency for the Au/P3HT:F4-TCNQ/n-Si SBDs.