Dimetil sarısı ara yüzey kalınlığının heteroeklem aygıtların elektriksel parametreleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the dimethyl yellow interfacial layer' thickness on the electrical parameters of heterojunction devices
Yazar: OKTAY KARADUMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ARİFE GENÇER İMER
Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, ince organik dimetil sarısı (DMY) ara yüzey kalınlığının heteroeklem aygıtların elektriksel ve fotoelektriksel parametrelerine etkileri üzerine bir araştırma yapılmıştır. Çalışmada, (100) yönelimine sahip ve özdirenci 1-10 Ω-cm olan p-Si yarıiletken kristali üzerine, ince yalıtkan tabaka olarak dönel kaplama (spin coating) metoduyla, metanolle çözülerek hazırlanmış 1x10-2 molarlık organik dimetil sarısı (C14H15N3) çözeltisi üç farklı kalınlıkta kaplanmış ve yüksek vakum ortamında alüminyum (Al) metali termal buharlaştırılarak Al/DMY/p-Si/Al diyot yapıları elde edilmiş ve üretilen aygıtların elektriksel ve fotoelektriksel karakteristik özellikleri incelenip analiz edilmiştir.
Aygıtların elektriksel parametreleri oda sıcaklığı ve karanlıkta akım-gerilim (I-V) ve kapasite-gerilim (C-V) ölçümleri ile belirlenmiştir. Buna göre her üç tip diyot da düz beslem I-V ölçümlerinde oldukça iyi bir doğrultucu davranış sergilemiştir. I-V karakteristiklerinden elektriksel idealite faktörü parametreleri ortalama olarak en kalın ara yüzeyli diyot için başta olmak üzere sırasıyla 1.85, 2.24, 3.35 ve ortalama engel yüksekliği değerleri ise 0.760 eV, 0.730 eV ve 0.635 eV olarak elde edilmiştir. Ayrıca Cheung, Norde fonksiyonları ve fotoelektriksel ölçümler aracılığıyla organik-inorganik aygıtın bazı elektriksel ve fotoelektriksel parametreleri hesaplanmıştır. Tüm yöntemlerden elde edilen sonuçların mukayesesi yapılarak tartışılmıştır. Elde edilen tüm bulgulara dayanarak elektriksel ve fotoelektriksel parametrelerin aygıt ara yüzeyi kalınlığıyla ayarlanabilip kontrol edilebilirliği ve Al/DMY/p-Si/Al aygıtının doğrultucu kontak, fotosensör, güneş pili, fotodiyot, fotodedektör gibi pek çok elektronik ve optoelektronik uygulamalarda kullanılabilirliği ortaya konulmuştur.

Abstract:
We have fabricated and analyzed dimethyl yellow (DMY)/p-Si organic-inorganic heterojunction device by forming dimethyl yellow (C6H5N=NC6H4N(CH3)2) thin film with three different thicknesses. The DMY solution have been coated via spin coater on the p-Si substrate with an orientation of (100) and resistivity of 1-10 Ω-cm and aluminum (Al) metal have been evaporated on the device to form top contacts.
        The electrical parameters of the device were determined from current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V) measurements in dark at the room temperature. The all three types of diode revealed a pretty good rectifying behavior for the forward bias I-V measurements. The electrical parameters such as ideality factor and barrier height were calculated for all samples with three interlayer thickness from I-V measurements, and the average values of ideality factor were obtained as 1.85, 2.24, 3.35 from the thicker interlayer to thinner one and similarly the average values of barrier height were found as 0.760 eV, 0.730 eV, 0.635 eV, respectively. Furthermore, Cheung and Norde functions were used to obtain and verify some of electrical parameters of the organic-inorganic device. The photoelectrical parameters were also determined under different light illuminations in room conditions. The obtained results from all methods are compared and discussed. According to all findings it is concluded that the electrical and photosensing properties of diode can be controlled by the thickness of the interfacial layer and Al/DMY/p-Si/Al heterojunction devices can be used in various electronic and optoelectronic applications such as rectifier, optical sensor, solar cell, photodiode and photodedector.