Silisyum nitrat arayüzey yalıtkan tabakalı MIS yapının elektrik ve dielektrik parametreleri üzerine gama radyasyonunun etkileri
The effects of gama radiation on the electrical and dielectric parameters of MIS structure with silicon nitrate interfacial insulator layer
Yazar: RAZİYE ERTUĞRUL UYAR
Danışman: DOÇ. DR. ADEM TATAROĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, RF (radyo frekans) püskürtme metodu ile hazırlanan Si3N4 ince filmli metal-yalıtkan-yarıiletken (MIS) yapının elektrik ve dielektrik parametreleri üzerine gama radyasyonun etkileri araştırıldı. Au/Si3N4/n-Si/Au (MIS) yapı, doz hızı 0,69 kGy/saat olan gama radyasyon kaynağı kullanılarak ışınlandı. Kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/ω-V) ölçümleri 0-100 kGy toplam doz aralığında beş farklı frekans (1, 10, 100, 500 and 1000 kHz) için gerçekleştirildi. Elektrik ve dielektrik parametreler radyasyondan önce ve sonra bu ölçümler kullanılarak belirlendi. C ve G/ω değeri radyasyon kaynaklı kusurlar nedeniyle artan radyasyon dozu ile azalmaktadır. Ayrıca, C ve G/ω değeri artan frekans ile azalmaktadır. C ve G/ω'nın frekans bağımlılığı metal-yarıiletken arayüzeyinde arayüzey durumlarının varlığını göstermektedir. Hesaplanan arayüzey durumların (Nss) değeri artan radyasyon dozu ile azalırken seri direnç (Rs) değeri artmaktadır. Nss'deki bu azalma yalıtkan/yarıiletken arayüzeyinde rekombinasyon merkezlerinin sayısındaki azalmadan kaynaklanmaktadır. Dielektrik sabiti (ε') ve kaybın (ε'') hesaplanan değeri radyasyon dozu ve frekanstaki artma ile azalmaktadır. AC iletkenlik, artan radyasyon dozu ile azalırken artan frekans ile artmaktadır. Elde edilen sonuçlar, MIS yapının hem elektrik hemde dielektrik parametrelerinin frekans ve radyasyona oldukça bağlı olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this study, the effects of gamma radiation on the electrical and dielectric parameters of metal-insulator-semiconductor (MIS) structure with Si3N4 thin film prepared by RF magnetron sputtering method were investigated. The Au/Si3N4/n-Si/Au (MIS) structure was irradiated using gamma-radiation source at a dose rate of 0,69 kGy/h. The capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/ω-V) measurements were carried out at a total dose range of 0-100 kGy for five different frequencies (1, 10, 100, 500 and 1000 kHz). The electrical and dielectric parameters were determined from these measurements before and after irradiation. The value C and G/ω decreases with the increasing radiation dose due to the irradiation-induced defects. Also, the value of C and G/ω decreases with the increasing frequency. The frequency dependence of C and G/ω indicates the existence of interface states at metal-semiconductor interface. The calculated value of series resistance (Rs) increases while the interface states (Nss) value decreases with the increasing radiation dose. This decrease in Nss is due to the reduction in the number of recombination centers at insulator/semiconductor interface. The calculated value of the dielectric constant (ε') and dielectric loss (ε'') decreases with the increase of radiation dose and frequency. While the value of ac conductivity (sac) decreases with the increasing radiation dose, it increases with the increasing frequency. The obtained results showed that the electrical and dielectric parameters of the MIS structure considerably depend on both frequency and radiation.