Polimer ve oksit ara yüzey tabakalı yapıların elektriksel özelliklerinin radyasyona bağlı incelenmesi
Investigation of radiation-induced electrical properties of polymer and oxide interface layered structures
Yazar: BAHRİYE ÖZKARA
Danışman: PROF. DR. SEMA BİLGE OCAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektriksel karakterizasyon = Electrical characterization ; Gama ışınlama = Gamma irridiation ; Metal oksitler = Metal oxides ; Polimerler = Polymers

Özet:
Günümüzde radyasyona karşı duyarlı yapılar ve radyasyon sensörleri araştırılan kavramlar arasında yer almaktadır. Bu tez çalışmasında polimer ve oksit ara yüzey tabakalı yapıların iyonize radyasyon altındaki elektriksel özellikleri incelenmiştir. Sırasıyla P tipi alttaş üzerine evaperasyon yöntemi ile PbO ve döndürme ile kaplama yöntemi kullanılarak PMMA kaplanmıştır. Elde edilen Al/PMMA/PbO/p-Si yapının karanlık ortamda ve oda sıcaklığında akım-gerilim (I-V), kapasitans- gerilim (C-V) ve kondüktans-voltaj (G-V) değerleri ölçülmüştür. İyonize radyasyonun Al/PMMA/PbO/p-Si yapısı üzerine etkisini araştırmak için, yapı 60Co gamma ışınına tabi tutulduktan sonra, karanlık ortamda ve oda sıcaklığında elektriksel ölçümler alınmıştır. Bu yapının ışınlama öncesi ve sonrasında yapıda meydana gelen farklılıkları incelemek için, nano yapının elektriksel karakteristikleri doğru ve ters besleme gerilim altında alınan I-V ölçümlerinden Termoiyonik Emisyon, Cheung ve Norde yöntemi kullanılarak yapıya ait ideallik faktörü (n), seri direnç değeri (Rs) ve engel yükseklik değeri (Φb) hesaplanmıştır. 60Co gamma (γ) ışınını Al/PMMA/PbO/p-Si yapısı üzerinde Rs ve Φb artırıcı yönde etki ederken ideallik faktörünü azaltıcı etkide bulunmuştur. Aynı zamanda 100 kHz, 300 kHz, 500 kHz,700 kHz, 800 kHz ve 1 MHz freknaslarında alınan C-V, G-V değerleri kullanılarak NA, Ef, Em, WD , Φb Dit değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde elde Al/PMMA/PbO/p(100)-Si yapısının 60Co gamma (γ)  ışınına karşı duyarlı olduğu ve yapının radyasyon sensörü olarak kullanılabileceği gözlemlenmiştir.

Abstract:
Radiation sensing and radiation sensitive material investigations are very popular among researchers in recent years.  In this thesis, the electrical properties of polymer and oxide interfacial layers under ionizing radiation was investigated. Polymer was added between the Al layer and the P-type silicon substrate by using the Lead Oxide (PbO) structure as the oxide interface and Polymethyl Methacrylate (PMMA) the rotational coating method with thermal evaporation method.  The obtained MIS structures were exposed to 60Co gamma rays at room temperature, and the differences in the structure before and after the irradiation were investigated.  Using the thermal evaporation method on Al/PMMA/ PbO/p(100)-Si structure, ohmic and rectifying contacts are formed and current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G-V) values were measured. The electrical characteristics of the Al/PMMA/PbO/p-Si sample were calculated by using the Thermionic Emission, Cheung and Norde method.  Direct and reverse voltage, voltage and the ideality factor (n) of the structure, series resistance value (Rs) and barrier height value (Φb) were calculated by using I-V measurements. 60Co gamma (γ) radiation increased the Rs and Φb on the Al/PMMA/PbO/p-Si structure. On the other hand, it had a decreasing effect on the ideality factor. Thus, it was understood that the structures with the polymer and oxide interface layer were sensitive to 60Co gamma (γ) radiation. Consequently, it can be inferred from experiment that structures with the polymer and oxide interface layer are sensitive to 60Co gamma (γ) radiation. In addition, electrical charecteristics of Al/PMMA/PbO/p(100)-Si calculated by using 100 kHz, 300 kHz, 500 kHz, 700 kHz, 800 kHz and 1 MHz frequencies at room temparature before and after 60Co gamma (γ) rays show that this structure was sensitive to 60Co gamma (γ) rays and the structure could be used as a radiation sensor.