Al/Al2O3/n-Si/Al schottky diyotların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Al/Al2O3/n-Si/Al schottky diodes
Yazar: EMİNE BUSE DAĞLI
Danışman: PROF. DR. NİHAT TUĞLUOĞLU
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu tez çalışmasında, Al2O3 ince filmi n tipi Silisyum alttabaka üzerine saçtırma yöntemi ile ince film olarak büyütüldü. Böylelikle Al/Al2O3/n-Si/Al Schottky diyotu üretildi. Üretilen Schottky diyotun elektriksel parametreleri incelenmek için oda sıcaklığında ve -1 +1 volt voltaj değerleri aralığında akım-voltaj (I-V) ölçümleri ve 20 kHz-1 MHz frekans aralığında kapasite-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G-V) ölçümleri alındı. Schottky diyotun I-V ölçümleri kullanılarak idealite faktörü (n), engel yüksekliği (ɸ𝑏), doyma akımı (I0), doğrultma oranı (RR), seri direnç (Rs) ve arayüz durum yoğunluğu (NSS) parametreleri termiyonik emisyon teorisi yardımı ile hesaplandı. Aynı zamanda Norde ve Cheung&Cheung metotları kullanılarak n, ɸ𝑏 ve Rs değerleri de hesaplandı.   
 
I-V metodu ile n değeri 1,56; Cheung metodu ile 2,21 bulunmuştur. ɸ𝑏 değerleri I-V, 
Cheung ve Norde metodu ile sırasıyla 0,816 eV, 0,766 eV ve 0,812 eV bulunmuştur. RS değerleri Norde metodundan 3315 Ω ve Cheung&Cheung metodunun dV/dln(I) fonksiyonundan 2008 Ω H(I) fonksiyonundan 1734 Ω olarak hesaplanmıştır. NSS değerleri Ec-Ess enerji aralığında belirlenmiş olup Ec-0,53 eV'de 2,17x1012 cm-2 eV-1 'den Ec-0,72 eV'de 4,66x1011 cm-2 eV-1'e azaldığı görülmektedir. C-V ve G-V ölçümlerinden yararlanarak C2-V eğrilerinden engel yüksekliği, donor katkı atomlarının yoğunluğu (ND), difüzyon potansiyeli (VD), Fermi enerji seviyesi (EF) parametreleri hesaplanmıştır. VD ve ɸ𝑏 değerleri frekansın artmasıyla beraber artmakta iken Ef değeri frekansın artışı ile azalmaktadır. Kapasite-voltaj ölçümlerinden 
MOS yapılarda görülen tersinme, tüketme ve biriktirme bölgeleri gözlemlenmiştir. 1 MHz için engel yüksekliği değeri 1,22 eV olarak hesaplanmıştır.  
 
Anahtar kelimeler: Al2O3, Schottky Diyot, Akım-Voltaj, Kapasite-Voltaj, İletkenlik-
Voltaj, İdealite Faktörü, Engel Yüksekliği, Seri Direnç

Abstract:
In this thesis study, Al2O3 thin film was grown as a thin film by sputtering method on n type silicon substrate. Thus, the Al/Al2O3/n-Si/Al Schottky diode was produced. To examine the electrical parameters of the manufactured Schottky diode, current-voltage (I-V) measurements were taken at room temperature and in the voltage range of -1 +1 volts, and capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G-V) measurements in the frequency range of 20 kHz-1 MHz. Using the I-V measurements of the Schottky diode, the parameters of ideality factor (n), barier height (ɸ𝑏), saturation current (I0), rectification ratio (RR), series resistance (Rs) and interface state density (NSS) were calculated with the help of thermionic emission theory. At the same time, using Norde and Cheung&Cheung methods, n, ɸ𝑏 ve Rs values were calculated.   
 
The value of n by the I-V method is 1.56; 2,21 was found by Cheung's method. The values of  ɸ𝑏 were 0.816 eV, 0.766 eV and 0.812 eV by I-V, Cheung and Norde methods, respectively. RS values were calculated as 3315 Ω from the Norde method and 2008 Ω from the dV/dln(I) function of the Cheung &Cheung method and 1734 Ω from the H(I) function. NSS values were determined in the Ec-Ess energy range and decreased from 2.17x1012 cm-2 eV-1 at Ec-0.53 eV to 4.66x1011 cm-2 eV-1 at Ec-0,72 eV. Using C-V and G-V measurements, the parameters of barrier height, density of donor additive atoms (ND), diffusion potential (VD), Fermi energy level (EF) were calculated from C2-V curves. VD and its values ɸ𝑏 increase with increasing frequency, while Ef value decreases with increasing frequency. From the capacitance-voltage measurements, the reversal, depletion and deposition zones seen in MOS structures were observed.  The barier height value for 1 MHz is calculated as 1.22 eV. 
 
Keywords: 	Al2O3, 	Schottky 	Diode, 	Current-Voltage, 	Capacitance-Voltage, 
Conductance-Voltage, Ideal Factor, Barier Height, Series Resistance