Atomik katman kaplama tekniği ile sentezlenen nano-ölçekli AL2O3  ara katmanlı, yarıiletken malzeme temelli schottky diyotların sıcaklığa bağlı elektriksel karakterizasyonu
Temperature dependent electrical characterization of schottky diodes with nanoscale AL2O3 interfacial layers synthesized via atomic layer deposition technique
Yazar: ABDULKERİM KARABULUT
Danışman: PROF. DR. ABDULMECİT TÜRÜT ; YRD. DOÇ. DR. NECMİ BIYIKLI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
300 µm kalınlıklı, (100) yüzey yönelimli tek kristal n-tipi GaAs yarıiletkeninden Au/Ti/Al2O3/n-GaAs Schottky diyotlar üretildi. Ara katman olarak Al2O3 yalıtkan malzemesi 3, 5 ve 10 nm olarak atomik katman kaplama (ALD) tekniğiyle büyütüldü. Au/Ti metal kontağı manyetik alanda DC saçtırma tekniği kullanılarak büyütüldü ve aygıtlar litografi ile üretildi. Sıcaklığa bağlı olarak karanlık ortamda 20-320 K sıcaklık aralığında 10 K' lik adımlarla akım-gerilim (I-V) ve kapasite-gerilim (C-V) ölçümleri yapıldı. I-V, akım-sıcaklık, C-V ve kapasite-sıcaklık grafikleri çizilerek yorumlandı. Ayrıca, aygıtların sıcaklığa bağlı yapılan ölçümlerinden idealite faktörü, engel yüksekliği gibi diyot parametreleri hesaplanmış ve her üç aygıtın karakteristik parametrelerinin karşılaştırmaları yapıldı. Schottky diyotların engel yüksekliğinin, 320 K' den 80 K' e, her bir ölçüm sıcaklığında artan ara katman kalınlığıyla arttı ve 80 K' den 20 K' e üç numune için de her bir sıcaklıkta ayni değeri aldı. Serbest taşıyıcı yoğunluğunun yüksek sıcaklıklarda, artan arayüzey tabakası kalınlığıyla arttığı ve 250 K' nin altında her bir sıcaklıkta numunelerin aynı taşıyıcı yoğunluğuna sahip olduğu deneysel olarak görüldü. Böylece, devre elemanlarının isteğe bağlı ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamak için arınma bölgesindeki uzay yüklerinin ve Schottky engel yüksekliğinin arayüzey yükleriyle ve ara katmanla maksada uygun kontrol edildiği sonucuna varıldı.       
2014, 165 sayfa
Anahtar Kelimeler: Nano-ölçekli Schottky diyotlar, Metal-yarıiletken kontaklar, GaAs, Atomik Katman Kaplama (ALD)

Abstract:
Au/Ti/Al2O3/n-GaAs Schottky Diodes have been fabricated by using n-type GaAs semiconductor with 300 µm thickness, (100) surface orientation. While Al2O3 insulative material as an interfacial layer has been grown as 3, 5 and 10 nm by using atomic layer deposition technique, Au/Ti metal contacts have been grown by using DC Magnetron Sputtering technique and devices have been fabricated by using lithography. Current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) measurements have been performed with the temperature steps of 10 K in the the range of 20-320 K in the dark conditions. I-V, current-temperature (I-T), C-V and capacitance-temparature (C-T) graphs have been plotted and interpreted. In addition, some electrical parameters such as ideality factor and barier height depending on the temperature measurements of the devices have been calculated and the characteristic parameters of the devices have been compared with each other. Furthermore, the barrier height from the I-V plots increases with the interfacial layer thickness 320 K to 80 K and also has the same value for three samples from 80 K to 20 K at each temperature. It has been seen that the carrier concentration increases with the interfacial layer thickness and has remained almost unchanged from 250 K to 20 K for these devices. Thus, it has been concluded that the parameters of MS contacts  can be changed according to the purpose by means of the interfacial layer.        
2014, 165 page
Keywords: Nano-scale Schottky diodes, Metal-Semiconductor contacts, GaAs, Atomic Layer Deposition (ALD)