Arayüzey tabakalı metal-yarıiletken (MS) yapıların hazırlanması ve elektriksel özelliklerinin sıcaklık ve frekansa bağlı incelenmesi
Preparation of interface layer metal-semiconductor (MS) structures and analysis of electrical characteristics depending on temperature and frequency
Yazar: AYSUN ARSLAN ALSAÇ
Danışman: PROF. DR. SALİHA TÜLAY SERİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Akım-potansiyel karakterstikleri = Current-potential characteristics ; Dielektrikler = Dielectrics ; Seri direnç = Series resistance ; Yüzey durumları = State conditions

Özet:
Bu çalışmada Au/PVA-Fe3O4/n-Si ve Al/PVA- ZnS/p-Si metal-polimer-yarıiletken (MPS) yapıların akım iletim mekanizmaları (CCMs), sıcaklığa bağlı düz beslem akım-voltaj (I-V) ölçümlerinden yararlanılarak incelenmiştir. CCMs belirlemek için yapıların I0 doyma akımı, ФB0 sıfır beslem bariyer yüksekliği n ideallik faktörü gibi elektriksel parametreleri sıcaklığa bağlı olarak belirlenmiştir. ФB0 ve n'nin sıcaklığa bağlılığından metal ile yarıiletken arasında çift gaussian dağılımlı (DGD) bariyer yüksekliğinin varlığı tespit edilmiştir. Sıfır beslem bariyer yüksekliğinin sıcaklıkla doğru, idealite faktörünün ise ters orantılı davranış sergilediği tespit edilmiştir. Modifiye edilmiş Richardson çizimlerinden    ФB0 ve A* değerleri Al/PVA- ZnS/p-Si yapısı için yüksek sıcaklık bölgesinde 0.95eV ve 31.64 A/cm2K2 olarak, düşük sıcaklık bölgesinde de 0.3871eV ve 20.996 A/cm2K2 olarak bulunmuştur. Au/PVA-Fe3O4/n-Si yapısı içinse yüksek sıcaklık bölgesinde 1.06 eV ve 115.86 A/cm2K2 olarak, düşük sıcaklık bölgesinde de 1.02 eV ve 77.21 A/cm2K2 olarak bulunmuştur. Yüksek sıcaklık bölgesinde A* için bulunan sonuçların p ve n tipi silikonun teorik değerlerine çok yakın çıkması yapılarda akım iletim mekanizmasının DGD'yle açıklanabileceğini doğrulamaktadır. Ayrıca, Au/PVA-Fe3O4/n-Si (MPS) yapının dielektrik özellikleri dielektrik sabiti, kayıp tanjant, elektrik modülünün gerçek ve sanal kısımları ve elektrik iletkenlik parametreleri, 0.1 kHz - 1 MHz frekans aralığında, oda sıcaklığında incelenmiştir.

Abstract:
In this study, the current conduction mechanisms (CCMs) of Au/PVA-Fe3O4/n-Si and Al/PVA-ZnS/p-Si metal-polymer-semiconductor (MPS) structures were investigated by using temperature-dependent direct voltage current-voltage (I-V) measurements. . In order to determine CCMs, electrical parameters such as I0 saturation current, ФB0 zero feed barrier height n ideality factor were determined depending on the temperature. Due to the temperature dependence of ФB0 and n, the existence of a double gaussian distribution (DGD) barrier height between metal and semiconductor was determined. It has been determined that the zero-feed barrier height is directly proportional to the temperature and the ideality factor is inversely proportional to the temperature. The ФB0 and A* values from the modified Richardson drawings were found to be 0.95eV and 31.64 A/cm2K2 in the high temperature region for the Al/PVA-ZnS/p-Si structure, and 0.3871eV and 20,996 A/cm2K2 in the low temperature region. For the Au/PVA-Fe3O4/n- structure, it was found to be 1.06 eV and 115.86 A/cm2K2 in the high temperature region, and 1.02 eV and 77.21 A/cm2K2 in the low temperature region. The results found for A* in the high temperature region are very close to the theoretical values of p and n type silicon, confirming that the current conduction mechanism in structures can be explained by DGD. In addition, the dielectric properties of the Au/PVA-Fe3O4/n-Si (MPS) structure are the dielectric constant, the loss tangent, the real and imaginary parts of the electrical module and electrical conductivity parameters were investigated in the frequency range of 0.1 kHz - 1 MHz, at room temperature.