Silisyum yarı iletkeninden yapılan ve p+ pp+ ve MPP+ yapılarında akım iletimine sıcaklığın etkisi /
Yazar: SEBAHATTİN TÜZEMEN
Danışman: DOÇ.DR. NECATİ YALÇIN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1987
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sıcaklığı 90-273 K aralığında değiştirebilecek bir sıcaklık kontrol sistemi düzenlenerek, oda sıcaklığında 1150 n-cm özdirençli,[lll] doğ rultusuna dik olarak kesilmiş p-tipı silisyum kristalleri kullanılarak hazırlan- t t t mış p pp ve Sn-pp şeklindeki yapıların çeşitli sıcaklıklarda akım-gerılım (I-V) ölçümleri yapıldı. ? + 4. p pp yapılarında alınan ölçümlerde küçük gerilimlerde omik akımlar, büyük gerilimlerde ise uzay-yükü ile sınırlı (SCL) akımlar elde edildi. Omik akımla rın sıcaklıkla arttığı, SCL akımlarının sıcaklıkla azaldığı gözlendi. Omik böl gedeki akım-gerilim ölçümlerinden lineer regrasyon yöntemi ile elde edilen I-V bağıntılarından numune direncinin sıcaklık artışıyla azaldığı ortaya çıkarıldı. Oda sıcaklığındaki direnç değerinden akım iletimini sağlayan taşıyıcı yoğunlu ğu hesaplandı. Burada kristale ait taşıyıcıların tamamının akım iletimine kat kıda bulunamadıkları ortaya çıkarıldı. SCL akımı bölgesinde /f~-V bağıntılarından boşluk hareketliliğinin sıcak lık arttıkça azaldığı görüldü. Oda sıcaklığında boşluk hareketliliğinin hesap- 2 lanan u_=» 431 cm /V-s değeri diğer kaynaklarda verilen değerlerle iyi uyuşmakta- P 2 dır. Kaynaklarda genel olarak silisyumdaki boşluk hareketliliği 400-450 cm /V-s şeklinde verilmektedir. Bu ise yapılan ölçümlerin uygunluğunu doğrulamaktadır. + Sn-pp yapılarındaki I-V karakteristiklerinde de doğru beslem durumunda omik ve SCL akımları elde edildi. Burada da omik akımların sıcaklıkla arttığı, SCL akımlarının sıcaklıkla azaldığı gözlendi. Ters beslem durumunda, Schottky olayı nedeniyle, gerilime zayıfça bağlı akımlar gözlendi. Ters beslem I-V ölçüm lerinden faydalanılarak çizilen lnI-(VDtV) ' Schottky grafiklerinden e boş luk engel yükseklikleri hesaplandı. Ayrıca p pp yapılarında alaşım sıcaklığında bekleme zamanının p-bölgesi- nin genişliğine etkisi araştırıldı. Alaşım sıcaklığında bekleme süresi arttıkça yapının etkin kalınlığının azaldığı bulundu.

Abstract:
In this work, the temperature control system is designed which can vary temperature in the range of 90-273 K, and the current-voltege (I-V) measure- ments of p pp and Sn-pp devices fabricated from p-type silicon crystals grown on [ill] direction, having resistivity of 1150 ft-cm at the room temperature, a re made. t t From the measurements of p pp devices, ohmic currents in small voltages and space-charge-limited (SCL) currents in high voltages are obtained. From the expressions of I-V which are obtained by the lineer regration method from the current-voltage measurements in ohmic region, it is found that the resistance of sample decreases as increasing the temperature. The carrier concentration is calculated from the value of resistance at the room temperature. Thus it is found that all of cariers of crystal can not involve in the transportation of current. From the expressions of /T~-V in the region of SCL current, it is seen that hole mobility decreases as increasing the temperature. At the room temperature 2 the calculated value of the hole mobility (431 cm /V-s) is in agreement with va- 2 lues given in the literature which is generally given as 400-450 cm /V-s. This confirms the relaibility of our measurements. a. In the I-V characteristics of Sn-pp devices, ohmic and the SCL currents are obtained in the case of forward bias. It is also observed that the ohmic currents increase and SCL currents decrease as increasing the temperature. In the case of revers bias, since there is presence of Schottky effect, it is found that the current slightly depends on voltages. Here the barrier heights for holes are calculated from Schottky's lnI-(VDtV) ' plots which are drawn by revers bias I-V measurements. + + In addition, in the p pp devices the effect on width of p-region of wait ing time in eutectic temperature is investigated. It is found that, when waiting time in eutectic temperature is increased, the efective width of the device dec reases.