Au/yarıiletken polimer (P3DMTFT)/n-GaAs Schottky yapının elektriksel parametrelerinin sıcaklık bağımlılığı
The analysis of temperature dependence of Au/semiconductor polymer (P3DMTFT)/n-GaAs Schottky diode parameters
Yazar: YILMAZ KANSIZ
Danışman: PROF. DR. ALİ KÖKCE
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Katıhal Fiziği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Schottky diyodları = Schottky diodes

Özet:
Bu tezde, Au/yarıiletken polimer (P3DMTFT)/n-GaAs Schottky yapısının akım-gerilim (I-V) ve kapasite-gerilim (C-V) karakteristikleri 80-320K sıcaklık aralığında incelendi. Engel yüksekliği, idealite faktörü ve seri direnç gibi diyot parametreleri Termoiyonik emisyon metodu ve Cheung yöntemi kullanılarak hesaplandı.

İdealite faktörünün ve engel yüksekliğinin sıcaklığa güçlü bir şekilde bağlı olduğu görüldü. Sıcaklık artışı ile engel yüksekliği arttı, idealite faktörü ise azaldı. Engel yüksekliği ve idealite faktörün değerleri sırasıyla 80 K'de 0.15 eV ve 13.7 ile 300 K'de 0.58 eV ve 5.1'dir. Engel yüksekliğini bu davranışı, metal-yarıiletken arayüzeyinde engel yüksekliğinin Gauss dağılımına uyduğu varsayımı ile homojen olmayan engele atfedilmiştir. Kapasite-gerilim karakteristiğinden elde edilen engel yüksekliği (Fi_C-V) sıcaklık değişimine güçlü bir şekilde bağlı olduğu görülmüştür. Ayrıca araştırılan sıcaklık aralığında Fibo değerleri Fi_C-V değerlerinden daha düşük çıkmıştır. Bu farklılık arayüzey tabakasının varlığı ile açıklanmıştır. Engel yüksekliğinin Gauss dağılımına uygun olduğunun kanıtlanabilmesi için q/2kT'e karşı Fibo grafiği çizilmiştir. Bu grafikten engel yüksekliği ( ̅Fi_bo) için 0,64 eV ve standart sapma (Sigma_s) için 0,087 V değerleri elde edildi. Böylece, modifiye edilmiş Richardson grafiğinden Fi_bo=0,68 eV ve A*=10,9 A cm^-2K^-2 değerleri elde edilmiştir.

Sonuç olarak, arayüzeyde bulunan polimer tabaka üretmiş olduğumuz diyotu ideal durumdan uzaklaştırmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, Au/yarıiletken polimer (P3DMTFT)/n-GaAs yapısının sıcaklık bağımlılığı homojen olmayan engel yükseklikli Gaussian dağılımı ile termoiyonik emisyon mekanizmasına dayanarak başarılı bir şekilde açıklanmıştır.

Abstract:
In this thesis, the current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) characteristics of Au/semiconductor polymer (P3DMTFT)/n-GaAs Schottky barrier diodes (SBD) were investigated in the temperature range of 80 K-320 K. The diode parameters such as barrier height (Phi_bo), ideality factor (n) and series resistance (Rs) were calculated from current-voltage curves by using thermionic emission theory and Cheung functions. 

The ideality factor and barrier height were seen to be strongly temperature dependent. The barrier height increased and the ideality factor decreased with increasing temperature. The barrier height and ideality factor values have ranged from 0.15 eV and 13.7 at 80 K to 0.58 eV and 5.1 at 320 K, respectively. This behaviour of barrier heights has been attributed to the barrier inhomogeneities by assuming a Gaussian distribution of barrier heights at the metal–semiconductor interface. The barrier height (Phi_C-V) obtained from capacitance-voltage characteristics show strong dependence on temperature. Moreover, Phi_bo values were observed to be lower than Phi_C-V values in the investigated temperature range. This difference were explained by the existence of an interfacial layer. Phi_bo versus q/2kT plot was drawn to obtain an evidance of a Gaussian disturbition of the barrier height. The barrier height value (Phi_bo) of 0.64 eV and standart deviation (Sigma_s) of 0.087 V  were obtained from this plot. Thus, the barrier height value of 0.68 eV and Richardson constant of 10.9 A cm^-2  K^-2 were obtained from the modified Richardson plot. 

It can be concluded that the polymer layer at the interface has caused the diode to deviate from ideal case. According to the results the temperature dependence of electrical parameters of the Au/semiconductor polymer (P3DMTFT)/n-GaAs structure has been explained succesfully on the basis of thermionic emission mechanism with Gaussian distribution of the inhomogeneous barrier heights.