Polivinil alkol arayüzey tabakalı schottky engel diyotların hazırlanması ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
The preparation of schottky barrier diodes with polyvinyl alcohol interface layer and the investigation of their electrical properties
Yazar: OSMAN ÇİÇEK
Danışman: DOÇ. DR. HABİBE TECİMER
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, karanlıkta ve farklı ışık koşulları altındaki saf ve grafen (Gr) katkılı PVA organik/polimer arayüzey tabakaların Schottky engel diyotlar (SBDs) üzerindeki fotovoltaik karakteristiklerine etkisinin araştırılması amacıyla Au/n-GaAs (MS) tipi (D1) SBDs, Au/saf PVA/n-GaAs (MPS) tipi (D2) SBDs ve Au/Gr-katkılı PVA/n-GaAs (MPS) tipi (D3) SBDs üretildi. SBDs'in akım-voltaj (I-V) ölçümleri, dört farklı ışık şiddeti/seviyesi (50-200 W) için -2 V ile + 2 V aralığında, 50 mV'luk adımlarla oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Diyotlara ait temel elektriksel parametreler (sıfır-beslem potansiyel engel yüksekliği (ФBo), idealite faktörü (n), doyum akımı (Io), seri direnç (Rs) ve kısa devre direnci (Rsh)), akım-voltaj (I-V) verilerinden faydalanılarak termiyonik emisyon (TE), Ohm yasası, Cheung metodu ve modifiye edilmiş Norde metodu kullanılarak karanlık ve farklı ışık şiddetleri/seviyeleri için oda sıcaklığında elde edildi ve birbirleri ile karşılaştırıldı. 
Araştırmada, organik/polimer arayüzey tabakalı diyotların Rs ve Rsh değerleri karşılaştırıldığında; Gr-katkılı PVA'lı yapı, saf PVA'lı yapıya göre Rs değerini azaltırken Rsh değerini artırdığını, dolayısıyla doğrultma oranını da (RR=IF/IR) artırdığını deneysel sonuçlar gösterdi. Ayrıca farklı hesaplama metotları kullanılarak elde edilen bu parametreler iyi bir uyum içerisindedir. Diğer taraftan MPS (saf ve Gr-katkılı PVA) tipi SBDs için TE modeli ve modifiye edilmiş Norde metodundan elde edilen ΦBo değerleri, MS yapıdan daha küçüktür. Dolayısıyla, organik/polimer arayüzey tabaka olarak PVA (saf ve Gr-katkılı), arayüzey tabakasız yapıya göre engel yüksekliğini (BH) etkin bir şekilde değiştirdiği söylenebilir. Sonuç olarak; Gr-katkılı PVA tabakanın, karanlık ve farklı ışık koşulları altındaki Au/PVA/n-GaAs tipi SBD'in performansını ve kalitesini önemli ölçüde artırdığı aşikardır.

Abstract:
In this study, Au/n-GaAs (MS) type (D1) SBDs, Au/pure PVA/n-GaAs (MPS) type (D2) SBDs and Au/Gr-doped PVA/n-GaAs (MPS) type (D3) SBDs were fabricated to investigate the effects of pure and Gr-doped PVA interfacial layers on photovoltaic characteristics of Schottky barrier diodes (SBDs) under dark and illuminated conditions. The current-voltage (I-V) measurements of SBDs for four different illumination intensities/levels (50-200 W) were performed with 50 mV steps between -2V and +2V, at room temperature. Using thermionic emission (TE) model, Ohm's Law, Cheung's method and Norde's method modified, the basic electrical parameters (i.e. saturation current (Io), ideality factor (n), zero-bias barrier height (ФBo), series resistance (Rs) and shunt resistance (Rsh)) for the diodes were obtained from the current-voltage (I-V) data under dark and illuminated conditions, at room temperature and compared with each other. In this research, experimental results  
indicate that here is a decrease in Rs value and an increase in Rsh value, therefore an increase in rectifier rate (RR=IF/IR), for Gr-doped PVA structure according to the pure PVA structure, when the values of Rs and Rsh of the diodes with organic/polymer interfacial layer are compared between each other. Also, these parameters obtained from using the different calculation methods are a good consistency among the values. On the other hand, the ΦBo values obtained from TE model and Norde's method modified for the MPS (pure and Gr-doped PVA) type SBDs is lower than the MS type SBDs. Therefore, it can be said that the PVA (pure and Gr-doped) as organic/polymer interfacial layer changed effectively the barrier height (BH) according to without interlayer. Consequently, it is obvious that Gr-doped PVA layer significantly improved the performance and the quality of Au/PVA/n-GaAs structure under dark and illuminated conditions.