Au/SrTiO3/n-Si (MFS) Schottky diyotların elektriksel parametrelerinin I-V, C-V ve DLTS metodu ile incelenmesi
The investigation of frequency dependent electrical characterization of Au/SrTiO3/n-Si (MFS) Schottky diodes
Yazar: UMUT AYDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Derin tuzak seviyesi = Deep trap level ; Elektriksel karakterizasyon = Electrical characterization ; Ferroelektrik = Ferroelectrics ; Schottky diyodları = Schottky diodes ; Schottky eklemi = Schottky junction ; Schottky engelleri = Schottky barriers ; Schottky kontakları = Schottky contacts

Özet:
Bu çalışmada, n tipi silisyum (Si) alttaş üzerine radyo frekans (RF) püskürtme metoduyla hazırlanmış SrTiO3 ince filmlerin elektriksel karakterizasyonu araştırıldı. Au/SrTiO3/n?Si yapıların, frekansa bağlı kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/ ? -V) karakteristikleri seri direnç (Rs) ve arayüzey durumlarının (Nss) etkisi dikkate alınarak 5 kHz-2MHz aralığında incelendi. Yapının deneysel C-V-f ve G/w-V-f karakteristiklerinin oldukça frekansa bağlı olduğu gözlendi. Frekansa ve voltaja bağlı Rs ve Nss dağılımları sırasıyla admittans ve Hill Coleman metodu kullanılarak elde edildi. Buna ilaveten arayüzey durumlarının dağılım profili (Nss), etkin bariyer yüksekliği ( ? e) göz önüne alınıp enerjinin (Ec-Ess) bir fonksiyonu olarak doğru öngerilim I-V ölçümlerinden elde edildi. Arayüzey durumlarının ortalama değeri 1013 eV-1cm-2 civarında bulundu. C-V eğrilerindeki pikler Nss ve Rs'nin varlığına atfedildi. Rs'nin C-V ve G/ ? -V karakteristiklerine etkisi yüksek frekanslarda daha fazladır çünkü C ve G/ ? değerleri artan frekansla azalır. Nss'nin varlığı bu tür yapıların C-V ve G/ ? -V eğrilerinin ideal durumdan sapmasına yol açar. Arayüzey durumları özellikle düşük frekanslarda ac sinyalini kolayca takip edebilir ve ömürlerine bağlı olarak kapasitansa katkıda bulunurlar. Aynı zamanda C-V ve G/ ? -V eğrilerinde görülen pik değerlerinin voltaj ekseninde kaymasına neden olurlar. Ayrıca Au/SrTiO3/n-Si yapının derin seviye tuzakları, Derin Seviye Sönüm Spektroskopisiyle (DLTS) incelendi. 235 meV aktivasyon enerjisine sahip derin bir seviye ölçüldü ve yakalama tesir kesiti ( ? ) ile tuzak yoğunluğu (Nt) parametreleriyle birlikte detaylı olarak verildi.

Abstract:
In this study, we investigated electrical characterization of RF sputtered SrTiO3 thin films deposited on n type Si substrate. Frequency dependent capacitance-voltage (C?V) and conductance-voltage (G/ ? ?V) characteristics of the Au/SrTiO3/n?Si structures have been investigated by considering the effect of series resistance (Rs) and interface states (Nss) in the frequency range of 5 kHz ? 2 MHz. The experimental C?V?f and G/ ? ?V?f characteristics of these structures show fairly large frequency dispersion, especially at low frequencies. The frequency and voltage dependent distribution profile of Rs and Nss were obtained by using admittance spectroscopy and Hill-Coleman methods, respectively. In addition, the energy density of Nss distribution profiles as a function Ec-Ess was extracted from the forward bias I-V characteristics by taking into account the bias dependence of the effective barrier height (?e). The average value of interface states was found about 1013 eV-1cm-2. The C?V plots exhibit anomalous peaks due to the Nss and Rs effect. Also, the effect of Rs on the C-V and G/ ? -V characteristics is found appreciable at higher frequencies due to decreasing values of C and G/ ? with increasing frequency. Because of the presence of Nss, the device behavior is different from the ideal case of C-V and G/ ? -V characteristics. These Nss can easily follow the ac signal especially at low frequencies and yield an excess capacitance, which depends on their relaxation time and cause a bias shift of the C-V and G/ ? -V curves. Also we discussed the deep trap levels in Au/SrTiO3/n-Si structure using via Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) method. A deep trap level having 235 meV activation energy (Ea) was measured and given with capture cross section ( ? ) and trap concentration (Nt) parameters were in details.