Au/n-Si(111) Schottky kontakların elektriksel karakteristiklerinin geniş bir sıcaklık aralığında incelenmesi
The investigation of electrical characteristics of Au/n-Si (111) Schottky barrier diodes (SBDs) in the wide temperature range
Yazar: BURCU ÇUHA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. PERİHAN DURMUŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Arayüzeysel yalıtkan katmanlı Au/n-Si (111) Schottky kontakların ileri bias akım-voltaj (I-V) karakteristikleri geniş bir sıcaklık aralığında (80-400 K) incelendi. Standart termiyonik emisyon (TE) mekanizması dayalı verileri sıcaklıktaki azalışla birlikte 'da anormal bir azalışı, idealite faktörü'nde (n) bir artışı ve aktivasyon enerjisi eğrilerinde lineersizliği meydana çıkartmıştır. Metal/yarıiletken (M/Y) arayüzeyindeki engel yüksekliklerinde (BH) Gausyen dağılımın olduğunu farzedilerek, ve n'nin bu davranışı bariyer homojensizliğine atfedilmiştir. Deneysel ? q/2kT eğrileri; çift Gausyen dağılımının 80 ile 200 K arasında 0,747 eV ve 0,081 V, 230 ile 400 K arasında 1,203 eV ve 0,146 V değerlerindeki sırasıyla ortalama bariyer yüksekliği ve standart sapmaya sahip olduğunun bir kanıtıdır. Böylece, uyarlanmış ln(Io/T2)-q2 ? o2/2k2T2 - q/kT eğrileri bariyer yüksekliğinin sıcaklık katsayısını kullanmadan ve A* değerlerini 80 ile 200 K ve 230 ile 400 K arasında sırasıyla 0,682 eV ve 3.14 cm-2K-2, ve 1,09 eV ve 110,16 cm-2K-2 olarak elde edildi. Richardson sabitinin bu değeri (110,16 A cm-2K-2) n-tipi silisyum için bilinen 120 A K-2cm-2 teorik değerine yakındır. Dolayısıyla, Au/n-Si (111) Schottky bariyer diyotların I-V karakteristiklerinin sıcaklığa bağlılığının bariyer yüksekliğinin çift Gausyen dağılımlı TE mekanizması çerçevesinde başarıyla açıklanabildiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The forward bias current-voltage (I-V) characteristics of Au-/n-Si(111) Shottky barrier diodes (SBDs) with native interfacial insulator layer have been investigated in the wide temperature range of 80-400 K. Their analysis on the basis of the standard thermionic emission (TE) mechanism reveals an abnormal decrease of the and increase of ideality factor (n) with decrease in temperature and nonlinearity in the activation energy plot. Such behavior of ? B0 and n are attributed the barrier inhomogeneities by assuming a Gaussian distribution (GD) of barrier heights (BHs) at metal/semiconductor (M/S) interface. The experimental vs q/2kT plot show that an existence of a double GD having mean BHs and standard deviations 0.747 eV and 0,081 V (between 80 and 200 K) and 1.203 eV and 0.146 V (between 230 and 400 K), respectively. Thus, the modified ln(Io/T2)-q2 ? o2/2k2T2 vs q/kT plot gives and A* as 0.682 eV and 3.14 A cm-2 K-2 (between 80 and 200 K) and 1.09 eV and 110.16 A cm-2 K-2 (between 230 and 400 K), respectively, without using the temperature coefficient of the BH. This value of the Richardson constant 110.16 A/cm2K2 is close to the theoretical value of 120 A K-2 cm-2 for n-type Si. Hence, it has been concluded that the temperature dependence of the forward I-V characteristics of the Au-/n-Si(111) SBDs can be successfully explained on the basis of TE mechanism with a double GD of the BHs.