n-6H-SiC yarıiletken tabanlı çok duvarlı karbon nanotüp arayüzlü schottky diyot üretimi ve karakteristiklerinin belirlenmesi
Fabrication of n-6H-SiC schottky diode with multi-walled carbon nanotube interface and determination of characteristics
Yazar: HÜSEYİN EZGİN
Danışman: PROF. DR. METİN ÖZER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Kimya = Chemistry
Dizin: Arayüzler = Interfaces ; Elektriksel boşalma = Electrical discharge ; Elektriksel özellikler = Electrical properties ; Schottky diyodları = Schottky diodes

Özet:
Bu tez çalışmasında, n-6H-SiC alttaş kristalinin üzerine çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) malzemenin damlat kurut yöntemiyle kaplanarak Au/MWCNT/n-6H-SiC/Au Schottky bariyer diyotunun üretilmesi ve üretilen diyotun elektriksel karakteristiklerinin sıcaklığın bir fonksiyonu olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Üretilen diyotun voltaja bağlı akım ve kapasitans ölçümleri 300-480 K sıcaklıkları arasında yapılmıştır. Yarıiletken üzerine kaplanan MWCNT'lerin yüzeyi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Raman Spektroskopisi cihazlarıyla karakterize edilmiştir. SEM görüntülerinden MWCNT'lerin birbirlerine dolanmış tüpler hâlinde ve rastgele bir şekilde kristal yüzeyine kaplandığı görülürken, Raman Spektroskopisi sonuçlarından D bandındaki yoğunluğun G bandından fazla olduğu belirlenmiştir. Termiyonik emisyon (TE) modelinden sıcaklığa bağlı olarak elde edilen idealite faktörü değerleri 1,64 ve 1,07 aralığında azalırken, bariyer yüksekliği değerleri 0,76 eV ve 1,10 eV aralığında artmıştır. MWCNT arayüzlü Schottky diyotun idealite faktörü ve bariyer yükseklikleri, güçlü bir şekilde sıcaklığa bağlıdır. Cheung-Cheung yöntemi, Norde yöntemi ve Richardson eğrilerinin analizi ile diyotun sıcaklığa bağlı seri direnç, idealite faktörü ve bariyer yüksekliği parametreleri elde edilmiştir. Seri direncin üretilen diyot için düşük değerlerde olduğu ve sıcaklık artışına bağlı olarak azaldığı tespit edilmiştir. Arayüz malzemesi olarak kullanılan MWCNT'lerin seri direncin değişiminde etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Schottky bariyer diyotun 1 Mhz frekansta 300-480 K sıcaklıkları arasındaki kapasitans ölçümlerinden elde edilen bariyer yükseklikleri 1,38 eV ve 0,89 eV aralığında değişim gösterirken, sıcaklık artışına bağlı olarak bariyer yüksekliği azalmıştır. Temel araştırma niteliği taşıyan bu çalışma konusu literatüre yeni katkılar sağlarken, çalışma kapsamının genişletilmesi ve farklı aygıt alanlarına uygulanması yeni çalışmaların yapılabilme potansiyelini ortaya koymaktadır.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to produce Au/MWCNT/n-6H-SiC/Au Schottky barrier diode by coating the multi-walled carbon nanotube (MWCNT) material on the n-6H-SiC substrate crystal by drop drying method and to investigate the electrical characteristics of the produced diode as a function of temperature. The voltage-dependent current and capacitance measurements of the produced diode were made in the temperature range of 300-480 K. The surface of MWCNTs coated on the semiconductor was characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Raman Spectroscopy. While it was seen from the SEM images that the MWCNTs are randomly coated on the crystal surface as entangled tubes, it is determined that the density in the D band was higher than the G band from the results of Raman Spectroscopy. The ideality factor values obtained from the thermionic emission (TE) model depending on the temperature decrease between 1.64 and 1.07, the barrier height values increase between 0.76 eV and 1.10 eV. The ideality factor and barrier heights of the Schottky diode with MWCNT interface are strongly temperature dependent. The temperature-dependent series resistance, ideality factor and barrier height parameters of the diode are obtained by the Cheung-Cheung method, the Norde method and the analysis of Richardson curves. It has been determined that the series resistance is low for the produced diode and decreases depending on the temperature increase. It has been concluded that MWCNTs used as interface materials are effective in changing the series resistance. When the barrier heights obtained from the capacitance measurements of the Schottky barrier diode at 1 Mhz frequency between 300-480 K temperatures are between 1.38 eV and 0.89 eV, the barrier height decreases depending on the temperature increase. While this study subject, which has the characteristics of basic research, provides new contributions to the literature, expanding the scope of the study and applying it to different device areas reveals the potential for new studies.