Au/(Zn-Katkılı) polivinil alkol/n-GaAs yapıların hazırlanması ve akım-iletim mekanizmalarının geniş bir sıcaklık aralığında incelenmesi
The preparation of Au/(Zn-Doped) polyvinyl alcohol/n-GaAs structures and the investigation of their current-transport mechanisms in the wide temperature
Yazar: HÜSEYİN TECİMER
Danışman: PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Au/(Zn-katkılı) Polivinil alkol/n-GaAs Schottky engel diyotların (SBD) elektriksel karakteristikleri, akım-voltaj (I-V) ölçüm metodu kullanılarak geniş bir sıcaklık aralığında (80-350 K) incelendi. Doğru ön-gerilim I-V ölçümlerinden idealite faktörü (n), sıfır-beslem engel yüksekliği (Bo), arayüzey durumlarının yoğunluğu (Nss), seri direnç (Rs) ve şönt direnç (Rsh) değerleri hesaplandı ve tüm bu parametrelerin sıcaklığa oldukça bağlı olduğu gözlendi. Termiyonik Emisyon (TE) teorisinin temeline dayanarak deneysel I-V verilerinin analizi, yüksek ve düşük sıcaklık bölgesi için (200-350 K ve 80-170 K) sırasıyla 0,14 ve 0,06 V standart sapma (σo) değerleri ve 0,92 eV ve 0,43 eV ortalama engel yükseklikleri ile çift Gaussian dağılımını (DGD) ortaya çıkardı. Sonuç olarak ln(Io/T2)-(qo)2/2(kT)2q/kT eğrisi düzeltilerek yine yüksek ve düşük sıcaklık bölgesi için (200-350K ve 80-170 K) sırasıyla 0,91 eV ve 0,39 eV olmak üzere yeni ortalama engel yüksekliği değerleri ile 8,14 A/cm2K2 ve 2,00 A/cm2K2 olmak üzere Richardson sabiti (A*) değerleri elde edildi. Elde edilen A*=8,14 A/cm2K2 Richardson sabiti değeri GaAs için bilinen teorik Richardson sabiti olan 8,16 A/cm2K2 değerine oldukça yakındır. Ayrıca Nss' lerin enerjiye (Ec-Ess) bağlı dağılım profilleri doğru ön-gerilim I-V ölçümlerinden, voltaja bağlı etkin potansiyel yüksekliği (e) dikkate alınarak elde edildi. Sonuç olarak, sıcaklığa bağlı diyotun elektriksel özelliklerinin yalnızca Nss' den değil aynı zamanda Rs' den de etkilendiği gözlendi. Bu yüzden, bu iki parametre hesaplamalarda özellikle doğru ön-gerilim koşulu için dikkate alınmalıdır.

Abstract:
In this study, the electrical characteristics of Au/Polyvinyl alcohol (Zn-Doped)/n-GaAs Schottky barrier diodes (SBDs) have been investigated by using current-voltage (I-V) in the temperature range of 80-350 K. The values of ideality factor (n), zero-bias barrier height (Bo), the density of interface states (Nss), series resistance (Rs) and shunt resistance (Rsh) were obtained from the forward bias I-V measurements and all these parameters were found to be a strong function of temperature. The analysis of I-V data based on thermionic emission (TE) theory of diodes has revealed the existence of double Gaussian distribution (DGD) with mean barrier height (BH) values of 0,92 eV and 0,43 eV with standard deviation (σo) of 0,14 V and 0,06 V, respectively. Thus, we modified ln(Io/T2)-(qo)2/2(kT)2 vs q/kT plot for two temperature regions (200-350 K and 80-170 K) and it gives renewed mean barrier heights  values as 0,91 eV and 0,39 eV with Richardson constant (A*) values 8,14 A/cm2K2 and 2,00 A/cm2K2, respectively. This obtained value of A*=8,14 A/cm2K2 is very close to the known theoretical value of 8,16 A/cm2K2 for n-type GaAs. The Nss distribution profile as a function of energy (Ec-Ess) was also extracted from the forward bias I-V measurements by taking into account the voltage dependence of the effective barrier heights (e). As a result, the electrical characteristics of diodes are affected not only Nss but also Rs with temperature. Therefore, they must be accounted in the calculations especially for the forward bias condition.