Yüksek performanslı metal-yarı iletken Schottky diyotların elde edilmesi için yeni nesil nano yapılı grafen esaslı kompozit malzemelerin üretilmesi
Production of new generation nano-constructed graphen based composite materials for obtaining high performance metal-semiconductor Schottky diode
Yazar: HALİL ÖZERLİ
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ KARATAŞ
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kompozit malzemeler = Composite materials

Özet:
Bu tez çalışmasında, grafen oksit (GO) malzemesi kimyasal yöntemle grafit tozu kullanılarak üretildi. Elde edilen grafen oksitin yapısal özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), EDX cihazı ve FTIR (Fourier Transform Infrared) spektroskopisi cihazları kullanılarak incelendi. Daha sonra Ni(NO3)26H2O tuzu ve GO malzemesi kullanılarak NiO-GO kompoziti elde edildi. Bu kompozitin yapısı taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), EDX cihazı ve FTIR (Fourier Transform Infrared) spektroskopisi cihazları kullanılarak incelendi. Üretilmiş olan NiO-GO malzemesi döndürerek kaplama tekniğiyle, (100) doğrultusunda büyütülmüş, 200 μm kalınlıklı ve özdirenci 5-10 Ω-cm olan bor katkılı p-tipi Si kristali üzerine kaplandı ve termal buharlaştırma cihazıyla kontaklar Si üzerine kaplanarak Schottky diyot üretildi. Üretilmiş olan Ag/NiO-GO/p-Si/Al Schottky diyotunun karanlıkta ve ışık şiddeti (30 mW/cm2) altında akım-voltaj (I-V) ve 10 kHz–1 MHz frekans aralığında kapasitans-voltaj (C-V) ile iletkenlik-voltaj (G/ω-V) ölçümleri kullanılarak elektriksel özellikleri incelendi. Ag/NiO-GO/p-Si/Al Schottky diyodunun; engel yükseklikleri (b), idealite faktörleri (n), seri dirençleri (Rs) ve ara yüzey durum yoğunlukları (Nss) hesaplandı ve tüm bu parametrelerin ışık şiddetine ve frekansa bağlılığı gözlemlendi. Ayrıca, karanlıkta ve ışık şiddeti altında, Cheung ve Norde fonsiyonları kullanılarak seri direnç(Rs), idealite faktörü (n) ve engel yüksekliği (b) değerleri hesaplandı. C-2-V eğrilerinin geniş bir voltaj aralığında karanlıkta ve ışık şiddeti altında lineer bir davranış göstermiştir. C-2-V eğrilerinin lineer bölgelerinden; taşıyıcı yük yoğunluğu (Na), tüketim tabakasının kalınlığı (Wd), engel yüksekliği (Φb) ve fermi enerji seviyeleri (Ef) değerleri elde edildi.

Abstract:
In this study, graphene oxide (GO) material was produced by chemical method from graphite powders. The structural analysis of the graphene-oxide structures obtained was investigated by means of X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), EDX instrument and FTIR (Fourier Transform Infrared) spectroscopy instruments. NiO-GO composites were acquired by using the Ni(NO3)26H2O salt and GO materials. The structure of this composite was examined by means of using Scanning Electron Microscopy (SEM), EDX instrument and FTIR (Fourier Transform Infrared) spectroscopy instruments. The NiO-GO structure produced was coated on a boron doped p-type Si crystal with magnified in the (100) direction, a thickness of 200 μm and a resistivity of 5-10 Ω.cm by means of spin coating technique and Schottky diode was obtained with coating the contacts on Si via thermal evaporation instrument. The electrical characteristics of Ag/NiO-GO/p-Si/Ag Schottky diode produced were analyzed by means of the current-voltage (I-V) and both capacitance-voltage (C-V) and conductivity-voltage (G/ω-V) measurements at a frequency range of 10 kHz-1 MHz under a light intensity (30 mW/cm2) and in the dark. Barrier height (Φb), idealite factor (n), series resistance (Rs) and density of interface states (Nss) values of Ag/NiO-GO/p-Si/Ag Schottky diode were calculated, and it is observed that all these parameters were dependent on the light intensity and frequency. At the same time, under light intensity and in the dark, the values of series resistance (Rs), idealite factor (n) and barrier height (Φb) were carried out by using Cheung and Norde functions. It is observed that C-2-V curves show a linear behavior under light intensity and in the dark at a wide voltage range. The carrier current density (Na), thickness of consumption layer (Wd), barrier height (Φb) and fermi energy level (Ef) values is obtained from linear regions of C-2-V curves.