Polimer arayüzey tabakalı ve tabakasız schottky engel diyotların elektriksel karakteristiklerinin karşılaştırılması
The comparison of electrical characteristics of schottky barrier diodes with and without polymer interfacial layer
Yazar: ÇİĞDEM BİLKAN
Danışman: PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Schottky diyodları = Schottky diodes

Özet:
Bu çalışmada, arayüzey tabakasının elektriksel karakteristikler üzerine etkilerinin ve pozitif voltaj C-V eğrilerindeki anormal pik ile negatif kapasitans davranışlarının kaynaklarının incelenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla Polypyrrole (PPy) polimer arayüzey tabakalı Cr/PPy/p-Si (MPS) ve arayüzey tabakasız Cr/p-Si (MS) Schottky engel diyotlarının (SBDs) üretimi yapılmıştır. Üretimi yapılan MS ve MPS tipi SBD'lerin 10 kHz-5 MHz frekans ve (-4V)-(+4V) voltaj aralığında kapasitans-voltaj (C-V), kondüktans-voltaj (G/w-V) karakteristikleri ve aynı voltaj aralığında akım-voltaj (I-V) karakteristikleri incelenmiş ve diyotların karşılaştırılması yapılmıştır. Diyotların elektriksel karakteristiklerini önemli ölçüde etkileyen faktörlerden olan arayüzey durumlarının (Nss) dağılımı ve diyotun seri direnci (Rs), sırasıyla Hill Coleman ve Nicollian-Brews metotları kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen C-V eğrilerinin pozitif voltaj (yığılma) bölgesinde anormal pik gösterdiği ve daha sonra herbir frekans için negatif kapasitansa (NC) gittiği gözlemlenmiştir. C'deki azalmaya karşılık kondüktansta (G/w) bir artış gözlemlenmiş ve aygıtın indüktif davranış gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca bu çalışmadan elde edilen deneysel sonuçlara göre MPS tipi SBD'nin C-V eğrilerinde pozitif voltaj bölgesindeki NC davranışının, PPy arayüzey tabakası nedeniyle kaybolduğu gözlemlenmiştir. MPS tipi SBD'nin daha yüksek doğrultma oranına, daha düşük kaçak akım değerine ve daha az Nss değerlerine sahip olduğu gözlemlenmiştir. Bütün bu deneysel sonuçlara göre Nss'lerin, Rs'nin ve arayüzey PPy tabakasının, diyotların I-V, C-V ve G/w-V karakteristiklerinde oldukça etkin olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the effects of interface layer on electrical characteristics, the anomalous peak and the sources of negative capacitance behavior in positive voltage C-V curves were investigated. For this purpose, Cr/p-Si Schottky barrier diodes (SBDs) with and without Polypyrrole (PPy) polymer interfacial layer have been fabricated. Both the capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/-V) measurements of the Cr/p-Si (MS) and Cr/PPy/p-Si (MPS) SBDs have been investigated in the applied bias voltage range of (-4V)-(+4V) as function of frequency (10 kHz-5 MHz) and they have been compared in detail. The distribution of interface states (Nss) which affects the electrical characteristics of the diodes and series resistance of the diodes (Rs) were obtained using Hill-Coleman and Nicollian and Brews methods, respectively. It is seen that the resulting C-V curves of the positive voltage (clutter) region showed anomalous peak and then for each frequency, they went to negative capacitance (NC). Compared to the reduction in C, conductance (G/w) showed an increase and the device has showed inductive behavior. Experimental results also show that, in an interesting way, this negative capacitance (NC) behavior in the forward bias region disappears in the C-V plot of MPS type SBD due to the existence of PPy interlayer. As a result, MPS type SBD has a higher rectification rate with low reverse leakage current and Nss when compared with the MS type SBD. All of these experimental results confirmed that the distribution of Nss, Rs and Ppy interface layer has significantly improved the electrical characteristics of the diode.