Saçtırma yöntemiyle hazırlanan Ni/n-GaAs Schottky engel diyotların karakteristik parametrelerinin tavlama ve numune sıcaklığına bağlı değişimleri
Effects of sample temperature and thermal annealing on characteristic parameters of sputtered Ni/n-GaAs Schottky barrier diodes
Yazar: NEZİR YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. ABDÜLMECİT TÜRÜT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Galyum arsenik = Gallium arsenic

Özet:
n-tipi GaAs kristali kullanılarak, Ni/n-GaAs/In Schottky engel diyotları (SED) sputter (saçtırma) tekniği ile hazırlanmıştır. Ni/n-GaAs/In SED'ları 473 K ve 673 K'de iki dakika, 873 K ile 973 K'de birer dakika ısıl olarak tavlanan diyotların oda sıcaklığında termal kararlılığı ve numune sıcaklığına bağlı termal kararlılığı 60-320 K aralığında 20 K'lik basamaklarla akım gerilim (I-V) karakteristikleri kullanılarak araştırılmıştır. Schottky engel yüksekliği (SEY) ve idealite faktörü değerleri her tavlamadan sonra numune sıcaklığına bağlı olarak ölçülen doğru belsem I-V karakteristiklerinden hesaplanmıştır ve sonra SEY ve idealite faktörünün sıcaklığa bağlı grafikleri çizilmiştir. 673 K'de tavlanan diyot için, idealite faktörlerinin 60-320 K aralığında ideal durum olan 1'e yakın kaldığı görülmüştür. 300 K'de tavlanmamış (referans) diyot için engel yüksekliği değeri 0,84 eV iken 673 K'de tavlanan diyot için 0.88 eV değerine ulaşmıştır. 973 K'deki ısıl tavlamada ölçülen tüm numune sıcaklığı üzerinden Schottky diyot özelliklerini korudukları gözlenmiştir. Engel yüksekliğinin azalan numune sıcaklığı ile azalmasına karşı idealite faktörü değerlerinin artması engelin yanal inhomojenliğine göre açıklandı. Ayrıca, sıcaklığa bağlı I-V karakteristikleri çoklu (multi) Gaussian dağılım fonksiyonlarına göre araştırılarak bazı yazarlar Yu-Long et al. (2002) ve Chand and Kumar (1997) tarafından önerilen ikili Gaussian dağılımına uyduğu görüldü. Deneysel T' ye karşı nT grafiklerine yapılan fitlerin eğimlerinden 673 K'de tavlanmış numune için ideal Schottky kontağınkine paralel iki lineer çizgi elde edilmiştir. 673 K'de tavlanmış numune için T'ye karşı nT grafiklerinin ideal duruma yaklaştığı görülmüştür. Bunlardan başka, tüm diyotların 60-320 K aralığındaki deneysel I-V karakteristiklerinden hesaplan engel yüksekliği değerlerinin, Yu-Long et al. (2002) tarafından inhomojen engel yükseklikli diyotlar için önerilen double-Gaussian dağılım fonksiyonuna göre, fit eğrileriyle iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Böylece, diyotların 973 K tavlanmayla diyot özelliklerini koruduğu ve 673 K'de tüm ölçüm sıcaklığı üzerinden ideale yakın diyot özelliği gösterdikleri deneysel olarak gözlenmiştir.

Abstract:
It has been prepared the sputtered Ni/n-GaAs Schottky barrier diodes (SBDs) which consist of as-deposited, and diodes annealed at 473 K, 673 K for 2 min and 873 K, 973 K at 1 min. The effect of thermal annealing on the temperature-dependent current-voltage (I-V) characteristics of the diodes which are prepared by magnetron DC sputtering has been experimentally investigated. The I-V characteristics have been measured in the temperature range of 60-320 K with steps of 20 K. It has been seen that the Schottky barrier height (SBH) slightly increased from 0.84 (as-deposited sample) to 0.88 eV at 300 K when the contact has been annealed at 673 K. It has been seen that the diodes exhibit a rectifying behavior even 973 K annealing. The SBH increased while the ideality factor decreased with increasing annealing temperature for each sample temperature. The ideality factor and barrier height values have changed by change of the sample temperature, the case has been attributed to the presence of the lateral inhomogeneities of the barrier height. The temperature dependent I-V characteristics of the diodes have been discussed in terms of the multi-Gaussian distribution model. The experimental data good have agree with the fitting curves over whole measurement temperature range indicating that the SBH inhomogeneity of our as-deposited and annealed Ni/n-GaAs SBDs can be well described by a double-Gaussian distribution suggested by some authors, Yu-Long et al. (2002) and Chand and Kumar (1997). The slope of the T versus nT plot for the samples have approached to unity with increasing annealing temperature and become parallel to that of the ideal Schottky contact behavior for the 673 K annealed diode. Thus, it has been concluded that the thermal annealing process translates the contacts into thermally stable and nearly ideal Schottky contacts.