Magnetron püskürtme yöntemiyle SrTiO3 ince tabakaların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of SrTiO3 thin films by magnetron sputtering
Yazar: MUTLU DEMİR
Danışman: PROF. DR. TOFİG MEMMEDLİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, SrTiO3 ince tabakaların üretimi ve karakterizasyonları araştırıldı.  Yöntem olarak ise (RF) Püskürtme yöntemi kullanıldı. Alttaş olarak n-tipi silisyum (Si)  üzerine SrTiO3 ince tabaka büyütülerek, elektriksel karakterizasyonu araştırıldı. SrTiO3/n?Si yapıların, frekansa ve sıcaklığa bağlı kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/w-V) karakteristikleri seri direnç (Rs) ve arayüzey durumlarının (Nss) etkisi dikkate alınarak 80-300 K sıcaklık aralığında ve 10 kHz-1MHz frekans, (-5 V)-(+5 V) aralığında incelendi. Yapının deneysel C-V-f ve G/w-V-f karakteristiklerinin frekansa ve sıcaklığa bağlı olduğu gözlendi. Frekansa ve voltaja bağlı Rs ve Nss  incelendi. Buna ilaveten ara yüzey durumlarının dağılım profili (Nss), etkin bariyer yüksekliği (?e) göz önüne alınıp enerjinin (Ec-Ess) bir fonksiyonu olarak doğru ön gerilim I-V ölçümlerinden elde edildi. Arayüzey durumlarının ortalama değeri 1014 eV-1cm-2 civarında bulundu. C-V eğrilerindeki pikler Nss ve Rs?nin varlığına atfedildi. Rs?nin C-V ve G/?-V karakteristiklerine etkisi yüksek frekanslarda daha fazladır çünkü C ve G/? değerleri artan frekansla azaldığı görüldü. Nss?nin varlığı bu tür yapıların C-V ve G/?-V eğrilerinin ideal durumdan sapmasına yol açtığı görüldü. Ara yüzey durumları özellikle düşük frekanslarda a.c. sinyalini kolayca takip edebilir ve ömürlerine bağlı olarak kapasitansa katkıda bulunurlar. Aynı zamanda C-V ve G/w-V eğrilerinde görülen pik değerlerinin voltaj ekseninde kaymasına neden olurlar.

Abstract:
In this study, we investigated the production and characterization of SrTiO3 thin films. (RF) Magnetron sputtering method was used. The n- type silicon substrate (Si) on the Radio frequency (RF) electrical characterization of SrTiO3 thin films deposited on n type Si substrate. SrTiO3/n?Si structures, Frequency dependent capacitance-voltage (C?V) and conductance-voltage (G/??V) characteristics have been investigated by considering the effect of series resistance (Rs) and interface states (Nss) in the frequency range of 10 kHz ? 1 MHz and between 80-300 K temperature. The experimental C?V?f and G/??V?f characteristics of these structures show fairly large frequency dispersion, especially at low frequencies. The frequency and voltage dependent distribution profile of Rs and Nss were obtained by using admittance spectroscopy and Hill-Coleman methods, respectively. In addition, the energy density of Nss distribution profiles as a function Ec-Ess was extracted from the forward bias I-V characteristics by taking into account the bias dependence of the effective barrier height (?e). The average value of interface states was found about 1014 eV-1cm-2. The C?V plots exhibit anomalous peaks due to the Nss and Rs effect. Also, the effect of Rs on the C-V and G/?-V characteristics is found appreciable at higher frequencies due to decreasing values of C and G/? with increasing frequency. Because of the presence of Nss, the device behavior is different from the ideal case of C-V and G/?-V characteristics. These Nss can easily follow the a.c. signal especially at low frequencies and yield an excess capacitance, which depends on their relaxation time and cause a bias shift of the C-V and G/?-V curves.