Aynı şartlarda hazırlanan Cr/n-GaAs Schottky kontaklarında numune sıcaklığına bağlı T0 anormalliğinin ısıl tavlamayla iyileştirilmesi
Improvement of T0 anomaly depending on sample temperature in similarly fabricated Cr/n-GaAs schottky diodes by means of thermal annealing
Yazar: HATUN KORKUT
Danışman: PROF. DR. ABDÜLMECİT TÜRÜT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Diyodlar = Diodes ; Tavlama sıcaklığı = Annealing temperature

Özet:
Benzer şekilde üretilen Schottky diyotların T0 anormalliği değerlerinin değişip değişmediğini saptamak için magnetik alanda saçtırma tekniğiyle iki grup Cr/n-GaAs Schottky diyot oluşturuldu. Öncelikle, ilk gruptaki diyotlar (CrD1), daha sonra temiz oda şartlarında üç saat kadar bekletilmiş olan ikinci gruptaki diyotlar (CrD2) vakum kaplama ünitesine yerleştirilerek diyotlar oluşturuldu. CrD1 grubundan üç, CrD2 grubundan iki adet diyotun 60-320 K aralığında akım-gerilim (I-V) karakteristikleri incelendi. Engel yüksekliği değerleri 60-160 K aralığında artan sıcaklıkla artarken 160-320 K aralığında değişmemiştir. İdealite faktörü değerleri ise 60-160 K aralığında artan sıcaklıkla azalırken 160-320 K aralığında 1.05-1.10 değerleri civarında sabit kalmıştır. CrD1 grubunda üretilen diyotlar için T0 değerleri 13,9; 11.20 K ve 13.31 K iken CrD2 grubunda üretilen diyotlar için 19.74 ve 19.20 K olarak hesaplanmıştır. Bu da T0 anormalliği değerlerinin aynı grupta üretilen diyotlar için benzer olduğunu göstermektedir. Termal tavlamanın I-V karakteristikleri üzerindeki etkisini analiz etmek amacıyla CrD1 grubunda üretilen diyotlardan birisinin tavlama işleminden önce, 200 ve 4000C'de tavlandıktan sonra yine 60?320 K aralığında akım-gerilim karakteristikleri incelendi. 4000C'de tavlanan diyotların 120K'den 160K'e kadar klasik termiyonik emisyon modeline (TE) uyduğu belirlenmiştir. 4000C'de tavlanan diyotların idealite faktörü ve engel yüksekliği değerleri 120?320 K aralığında değişmezken tavlanmayan diyot için 160 K'den itibaren değişmemiştir. Düşük sıcaklıklardaki bu dalgalanmalar ise engel yüksekliğindeki yanal değişimlere ve yanal engel inhomojenliğine atfedilmektedir. Tavlanmayan ve 4000C'de tavlanan diyotların oda sıcaklığındaki engel yüksekliği değerleri 0.61 eV 'dan 0.74 eV değerine yükselmiştir. Richardson sabitinin 4000C'de tavlamadan sonraki 9.83 Acm-2K-2 olan değeri, n-tipi GaAs'ın 8.16 Acm-2 K-2 olan gerçek değerine çok yakındır. T0 anormalliği değerleri de tavlanmayan, 200 ve 400 0C'de tavlanan numuneler için sırasıyla 13.9, 10.68 ve 5.35 olarak değişmiştir. Bu da tavlama işleminin arayüzey yapısının homojenliğini ya da engel yüksekliğinin homojenliğini artırdığını göstermektedir.

Abstract:
It has been fabricated two groups Cr/n-GaAs Schottky diodes (SDs) by magnetron sputtering technique to determine whether T0 anomaly varies in similarly fabricated SDs or not. Firstly, the first group diodes (CrD1) were inserted into a vacuum chamber to form the Schottky contacts, then the second group diodes (CrD2) are held in the clean room medium for 3 h before Schottky metal deposition. The current-voltage (I-V) characteristics of the dots of the sample CrD1 and the dots of the sample CrD2 were measured in temperature range of 60-320 K. The barrier heights increased with increasing temperature in range of 60 K-160 K, and did not changed in range of 160-320 K. Ideality factory values decreased with increasing temperature in range of 60K-160K and changed between 1.05-1.10 in range of 160-320 K. T0 anomaly values for the dots of the sample CrD1 were obtained as 13.9, 11.20 K and 13.31 K; and it was obtained the values of 19.74 and 19.20 K for the dots of the sample CrD2. It has been concluded that the T0 anomaly values for the similarly fabricated diodes almost are very close to each other within the margins of experimental error. For analyzing effect of thermal annealing, I-V characteristics of one of the first group diodes (CrD1) has been experimentally investigated in the same temperature range for as-deposited, 200 and 4000C annealed diodes. The experimental I-V data of the as-deposited and 4000C annealed diodes obey the traditional thermionic emission (TE) model quite well approximately down to 160 K and 120 K, respectively. The ideality factor and barrier height (BH) values for the 4000C annealed diode remain unchanged from 320 K down to 120 K, and for the as-deposited diode to 160 K. The departures from ideality at low temperatures have been ascribed to the lateral fluctuations of the barrier height or the presence of the lateral BH inhomogeneity. The BH values of 0.61 and 0.74 eV for the as-deposited and 4000C annealed diodes were obtained at the room temperature, respectively. A Richardson constant value of 9.83 Acm-2K-2 for the 4000C annealed Cr/n-GaAs/In Schottky diode is in close agreement with the known value of 8.16 A/ Acm-2K-2 for n-type GaAs. Furthermore, T0 anomaly values are 13.9 and 10.68 and 5.35 for the as-deposited and 200 and 4000C annealed diodes, respectively. Thus, it has been seen that the barrier height homogeneity or the homogeneity of the interface structure increases by 4000C annealing temperature.