Farklı fonksiyonel grup bulunduran naftalimit bileşiği ile schottky diyot yapımı ve diyotun elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of schottky diode with naphthalimide having different functional groups and investigation of its electrical properties
Yazar: EMİNE KARAGÖZ
Danışman: PROF. DR. ZİYA MERDAN ; DOÇ. DR. SONGÜL FİAT VAROL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında p-tipi Si yarıiletkeni üzerine N-[1-(furan-2-yl)methyl]-1,8-napthalimide (2) and N-[1-(thiophene-2-yl) methyl]-1,8-napthalimide (3) organik bileşikleri ile oluşturulmuş 2 Schottky diyot ve 1 adet MS Schottky diyot üretildi. Organik arayüzeyli Schottky diyodun üretiminde <100> doğrultusunda, 0,5 mm kalınlığında ve 1Ω-cm özdirence sahip p-Si kullanıldı. Üç diyotun yüzey ve yapısal özelliklerini incelemek için, SEM, stereo mikroskop, FTIR ve XRD ölçümleri alındı. Akım-gerilim (I-V) ve kapasite-gerilim (C-V) ölçümleri kullanılarak diyodun karakteristik parametreleri elde edildi. Bütün ölçümler oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Al/p-Si/Al, Al/N-F Nft/p-Si/Al veAl/N-T Nft/p-Si/Al yapılarının idealite faktörü ve engel yükseklik değerleri I-V karakteristiğinden sırasıyla 1,279; 1,003; 1,055 ve 0,665 eV; 0,705 eV ve 0,646 eV olarak elde edildi. Oda sıcaklığında metal-organik-yarıiletken Al/N-F Nft/p-Si/Al, Al/N-T Nft/p-Si/Al organik bazlı Schottky diyotlarının idealite faktörü ve engel yüksekliği değeri geleneksel Al/p-Si Schottky diyoduna önemli ölçüde yakın bulundu. Seri direnç (Rs) Cheung fonksiyonları ve Norde fonksiyonları yardımıyla bulundu. Cheung fonksiyonlarından elde edilen kontak parametreleri ile Norde fonksiyonundan elde edilen kontak parametreleri karşılaştırıldı. Diyotların ters beslem    C−2–V karakteristiğinden elde edilen taşıyıcı konsantrasyonları ve engel yükseklikleri sırasıyla Al/p-Si/Al için; 3,254x1016cm-3; Al/N-F Nft/p-Si/Al için 6,336x1016cm-3A ve Al/N-T Nft/p-Si/Al için 2,450x1014cm-3A olarak ve de 0,70 eV; 0,99 eV ve 1,30 eV olarak elde edildi. C-V ölçümlerinden bulunan engel yüksekliği değeri I-V ölçümlerinden bulunan engel yüksekliği değerinden daha büyüktür. Bu iki değer arasındaki uyumsuzluk artık kapasite veya engel homojensizliğinin varlığından kaynaklanmaktadır. Al/Naftalimit/p-Si/Al diyotlarının bulunan bütün karakteristik özelliklerine göre Schottky davranışı sergilediği söylenebilir.

Abstract:
In this thesis, 2 Schottky diodes and 1 MS Schottky diode produced with N-[1-(furan-2-yl)methyl]-1,8-napthalimide (2) and N-[1-(thiophene-2-yl)methyl]-1,8-napthalimide (3) organic compounds have been fabricated over p-type Si semiconductor. The junction characteristics of the organic compounds N-[1-(furan-2-yl)methyl]-1.8-napthalimide (2) and N-[1-(thiophene-2-yl)methyl]-1.8-napthalimide (3) on a p-type Si substrate have been studied in this thesis. In this study, to fabricate a Schottky diode with organic interface, p-type silicon wafer with <100> orientation, 0.5 mm thickness and 1Ω-cm resistivity were used. SEM, Stereo Microscop, FTIR and XRD measurements have been taken to analyze the surface and structural properties of these 3 diodes. The characteristic parameters of the diode have been obtained by using the current-voltage (I-V) and the capacitance-voltage (C-V) measurements. All the measurements were performed at room temperature. The ideality factor and barrier height of Al/p-Si/Al, Al/N-F Nft/p-Si/Al and Al/N-T Nft/p-Si/Al structures were determined from current-voltage characteristics and were found to be 1.279; 1.003; 1.055 and 0.665 eV; 0.705 eV ve 0.646 eV respectively. The ideality factor and barrier height values for the Al/N-F Nft/p-Si/Al veAl/N-T Nft/p-Si/Al junctions at the room temperature are significantly close to the conventional Al/p-Si Schottky diode. Series resistance (Rs) of the diode were calculated from Cheung functions and Norde's function. The contact parameters obtained from Norde's function were compared with those from Cheung functions. The BH and carrier concentration values for diode were extracted from its reverse bias C-2-V characteristics. The carrier concentration and barrier height values obtained from the reverse bias C-2-V characteristics have been found as 3,254x1016cm-3;  6,336x1016cm-3 and 2,450x1014cm-3 and also 0.70 eV; 0.99 eV and 1.30 eV for Al/p-Si/Al, Al/N-F Nft/p-Si/Al ve Al/N-T Nft/p-Si/Al diodes. The barrier height value obtained from C-V measurement is higher than that of the barrier height value obtained from I-V measurement. The discrepancy between these values is probably due to existence of excess capacitance at the structure or presence of barrier inhomogeneities. According to presented characteristic properties of Al/Naphthalimide/p-Si/Al diodes, it can be said that the diodes obey the Schottky structure behavior.