Işık ve katkılama oranının Si-(Co: BaTiO3)/polimer yapılarında dielektrik parametreleri üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of illumination and doping concentration on the dielectric parameters of Si-(Co: BaTiO3)/polymer structures
Yazar: SALİH KOÇAK
Danışman: PROF. DR. YASHAR AZIZIAN KALANDARAGH
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez, saf Polietilen glikol (PEG) ile farklı oranlardaki Co ve BaTiO3 nanoparçacıkları ile oluşturulan PEG:Co-BaTiO3'nün tabakalar arası etkisinin Schottky bariyer diyotlarının (SBD'ler) elektro fiziki özellikleri üzerindeki etkisini incelemektedir. Bu amaçla, Al/p-Si (MS), Al/PEG/p-Si (MPS1), Al/PEG:Co-BaTiO3 (3:7)/p-Si (MPS2), Al/PEG:Co-BaTiO3 (4:6)/p-Si (MPS3), Al/PEG:Co-BaTiO3 (5:5)/p-Si (MPS4), Al/PEG:Co-BaTiO3 (6:4)/p-Si (MPS5) ve Al/PEG:Co-BaTiO3 (7:3)/p-Si (MPS6) yapıları, aynı n-Si wafer'i üzerinde üretilmiştir. Ortalamaya alınan kristalit boyutunu, bant aralığını, morfolojiyi ve sentezlenen BaTiO3 nanoyapısının saflığını hesaplamak için X-ışını difraksiyonu (XRD), UV-Vis spektroskopisi, taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını (EDX) analizi kullanılmıştır. Bu yapıların temel elektriksel özellikleri, I-V verilerinin ölçülmesiyle belirlenmiştir. Deneysel sonuçlara dayanarak, PEG:BaTiO3 nanokompozitinde %40 oranında Co nanoparçacığı kullanımı, SBD'nin temel elektriksel özelliklerini ideallik faktörünü (n), seri direncini (Rs) ve kaçak akımı (I0) azaltırken, Rsh ve Bariyer Yüksekliğini (BH) artırarak geliştirmektedir. Dielektrik sabiti (ε')/kayba (ε''), elektrik modülü (M*) ve AC elektriksel iletkenlik (σac) değerleri geniş bir frekans aralığında (100Hz-1MHz) kapasitans/iletkenlik-frekans (C/G-f) ölçümleri kullanılarak incelenmiştir. Düşük frekanslarda bildirilen negatif kapasitans/dielektrik nedenine ilişkin çok sayıda tartışma bulunmaktadır.

Abstract:
This thesis investigates the interlayer impact of pure Polyethylene glycol (PEG) and PEG:Co-BaTiO3 made of different ratios of Co and BaTiO3 nanoparticles on the electrophysical properties of Schottky barrier diodes (SBDs) by generating Al/p-Si (MS), Al/PEG/p-Si (MPS1), Al/PEG:Co-BaTiO3 (3:7)/p-Si (MPS2), Al/PEG:Co-BaTiO3 (4:6)/p-Si (MPS3), Al/PEG:Co-BaTiO3 (5:5)/p-Si (MPS4), Al/PEG:Co-BaTiO3 (6:4)/p-Si (MPS5), and Al/PEG:Co-BaTiO3 (7:3)/p-Si (MPS6) structures on the same n-Si wafer. X-ray diffraction (XRD), UV-Vis spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray (EDX) analysis are used to calculate the average crystallite size, bandgap energy, morphology, and purity of the synthesized BaTiO3 nanostructure. The basic electrical characteristics of these structures are determined by measuring the I-V data. Based on the experimental results, the use of 40% Co nanoparticles in the PEG:BaTiO3 nanocomposite enhances the main electric features of SBD by decreasing the ideality factor (n), series resistance (Rs), and leakage current (I0), as well as increasing Rsh and Barrier Height (BH). The dielectric-constant (ε')/loss (ε''), electrical module (M*), and ac electrical-conductivity (σac) of them are studied in a broad frequency range (100Hz-1MHz) using capacitance/conductance-frequency (C/G-f) measurements. There is much discussion of the cause of the reported negative capacitance/dielectric at low frequencies.