Karbon nanotüp arayüzeyli n-GaP schottky diyot üretilmesi ve akım iletim mekanizmasından parametrelerinin belirlenmesi
Production of n-GaP schottky diode with carbon nanotube interface and determination its parameters from the currentconduction mechanism
Yazar: KÜRŞAT EKİZ
Danışman: PROF. DR. METİN ÖZER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Karbon nanotüp = Carbon nanotube ; MIS = Metal insulator semiconductor ; Schottky diyodları = Schottky diodes

Özet:
Bu çalışmada, Au/n-GaP ile çok duvarlı karbon nanotüpün (Multi wall carbon nanotube, MWCNT) arayüzey tabakası olarak kullanıldığı, Au/MWCNT/n-GaP Schottky diyotları üretildi ve 300 K-390 K aralığında Akım-Voltaj (I-V) karakteristikleri incelendi. Schottky diyodun arayüzey tabakası olan MWCNT'nin morfolojisi Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Electron Microscope, SEM) ölçümleri ile belirlendi. Akım-Voltaj ölçümlerinin analizleri Termiyonik Emisyon teorisinden yararlanılarak analiz edildi ve diyot parametrelerinden Schottky bariyer yüksekliği, doyma akımı, idealite faktörü belirlendi. I-V karakteristiğinin yüksek ileri besleme voltajlarındaki karakteristiği Norde ve Cheung- Cheung fonksiyonları kullanılarak yapıldı ve her iki yöntemden de seri direnç değerleri ile Schottky bariyer yükseklikleri elde edildi. Cheung-Cheung fonksiyonlarından yararlanılarak idealite faktörü bulundu. Richardson eğrilerinden Richardson katsayısı ile 0 K sıcaklığındaki Schottky bariyer yüksekliği elde edildi. Her iki diyotta da idealite faktörü ve seri direncin artan sıcaklıkla azaldığı, Schottky bariyer yüksekliğinin ise arttığı gözlendi. Richardson eğrilerinden yararlanılarak diyot parametrelerinde bu değişimin nedeni olarak Schottky bariyerinin homojen olmaması gösterildi. 300 K'de Au/n-GaP ve Au/MWCNT/n-GaP diyotlarında Schottky bariyer yükseklikleri Termiyonik Emisyon teorisinden sırası ile 0,86 eV ve 0,87 eV ve Cheung-Cheung yöntemi ile sırasıyla 0,83 eV ve 0,89 eV olarak belirlendi. İdealiate faktörleri ise Au/MWCNT/n-GaP diyodu için 2,44 ve Au/n-GaP diyodu için 2,66 olarak bulundu. Akım iletimi, Termiyonik Emisyon teorisi ve engel homojensizliğiyle birlikte açıklandı. Richardson eğrilerinin analizinden Richardson sabitleri Au/n-GaP ve Au/MWCNT/n-GaP için sırasıyla 2,21 x 10-8 A/cm2K2 ve 2,34 x 10-6 A/cm2K2 olarak elde edildi. Richardson faktörünün düşük sıcaklık bölgesinde doğrusal davranıştan sapması idealiate faktörünün sıcaklığa güçlü olarak bağlı olması ile ilişkilendirildi. Schottky bariyer yüksekliği-idealite faktörü değişim eğrisinin de iki farklı Schottky bariyer yüksekliği olan farklı iki doğrusal bölgeye sahip olması homojen olmayan bariyer yüksekliğine bağlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, Au/n-GaP and Au/n-GaP with multi wall carbon nanotubes (MWCNTs) interface layer Schottky diodes were fabricated and Current-Voltage (I-V) characteristics were investigated between 300 K and 390 K. The morphology of MWCNTs, which is interface layer of Schottky diodes, was determined by scanning electron microscopy (Scanning Electron Microscopy, SEM) measurements. The Schottky barrier height, saturation current and ideality factor are determined by analyzing the I-V measurements using thermionic emission theory. The characteristic of the I-V curves at high applied voltagesis analysed by the Norde and Cheung-Cheung models, which are basically employed to find serial resistance of the diodes as well as Schottky barrier heights. Richardson curves were used to obtain Richardson constant and  zero Kelvin Schottky barrier height. It was observed that the ideality factor and series resistance decreased with increasing temperature, while the Schottky barrier height increased in both diodes.Using Richardson curves, the reason for this change in the diode parameters was shown to be the inhomogeneity of the Schottky barrier.According to thermionic emission model, the Schottky barrier height and ideality factor are calculated for Au/n-GaP and Au/MWCNT/n-GaP as 0.86 eV and 0.87 eV and 2.44 and 2.66, respectively. The current transport mechanism was  by the thermionic emission model considering barrier inhomogeneities. The deviation from Richardson factor from linear behavior in the low temperature region was associated with a strong temperature dependence of the ideality factor. Schottky barrier height –ideality factor that the curve of the ideality factor variation also has two different linear regions with two different Schottky barrier heights was attributed to the inhomogeneous barrier height.