Perilensiz ve perilenli Al/p-Si schottky engel diyotların elektriksel özelliklerinin oda sıcaklığında karşılaştırılması
A comparative study on the electrical characterization of Al/p-Si (MS) structures with and without interfacial perylene (C2OH12) layer at room temperature
Yazar: ÇİĞDEM BİLKAN
Danışman: PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Al/p-Si Schottky engel diyotun (D1) performansını artırmak amacıyla Al ile p-Si arasına ince bir perylene (C20H12) tabakası spin coating yöntemi ile büyütülerek Al/C20H12/p-Si tipi Schottky engel diyotu (D2) hazırlandı. Hazırlanan bu iki tip diyotun idealite faktörü (n), engel yüksekliği (?Bo ), seri direnç (Rs), kısa devre direnci (Rsh), ara yüzey durumları (Nss) ve tüketim tabasının genişliği (WD) gibi temel elektriksel parametreleri oda sıcaklığında elde edildi ve karşılaştırıldı. Bu karşılaştırma,  doğru ve ters öngerilim altında, 1 MHz de, akım-voltaj (I-V), kapasitans-voltaj (C-V) ve kondüktans- voltaj (G/w) ölçümleri kullanılarak yapıldı. Elde edilen deneysel sonuçlar, tüm bu parametrelerin hem frekansa hem de arayüzey tabakasına oldukça bağlı olduğunu gösterdi. Al/p-Si diyotlarda doğrultma oranı (±3V da)  2,1x103 iken, Al/C20H12/p-Si diyotlarda ise 1,7x104 olarak bulundu. Aynı zamanda Al/C20H12/p-Si diyotunda kaçak akımının büyüklüğünün, Al/p-Si Schottky diyota göre 10 kat daha düşük olduğu görüldü. Benzer şekilde Ohm Yasası kullanılarak elde edilen Rs ve Rsh değerleri sırasıyla, doğru öngerilim ve ters öngerilim eğrilerinden, Al/C20H12/p-Si Schottky engel diyotu için 544?? ve 11M??, Al/p-Si Schottky engel diyotu için 716 ? ve 1,83 M? olarak bulundu. Bunlara ilave olarak Al/C20H12/p-Si ve Al/p-Si diyotlarının voltaja bağlı Nss dağılım profili düşük-yüksek frekans-kapasitans (CLF-CHF) metodu kullanılarak elde edildi. Al/C20H12/p-Si diyotu için Nss değerlerinin, Al/p-Si diyotu değerlerinden 2 kat daha düşük olduğu görüldü. Elde edilen bu deneysel sonuçlar ışığında,  kullanılan perylene (C20H12) arayüzey polimer tabakasının, Schottky diyotunun performansını oldukça iyileştirdiği görülmektedir.

Abstract:
Perylene (C20H12) thin interfacial layer was deposited on p-Si using spin coating system to improve the performance of Al/p-Si Schottky barrier diode (SBD). In order to compare with and without perylene SBD Al/C20H12/p-Si and Al/p-Si type diodes were fabricated and they called as D2 and D1 respectively. The main electrical parameters of D1 and D2 diodes, such as ideality factor (n), barrier height (?B), series resistance (Rs), shunt resistance (Rsh), voltage dependent density distribution profile of interface states (Nss) and depletion layer width (WD) were obtained from the forward bias current-voltage (I-V) and admittance spectroscopy methods (capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/w-V) measurements) at room temperature. Experimental results show that the rectifying ratio of Al/p-Si type SBD is 2,1x103 while with C20H12 type SBD is 1,7x104 at (± 3 V). Also, the leakage current was found very sensitive to the C20H12 and the magnitude of the leakage current of perylene based diode is almost one order lower than that of MS or D1 diode. Similarly, the values of Rs and Rsh were obtained from the forward bias I-V data using Ohm?s Law and they found as 716 ? and 1,83 M??for the MS-type SBD and 544 ? and 11 M??for the MPS-type SBD. In addition, the voltage dependent density distribution profile of Nss of the MS and MPS type SBDs were obtained by the low-high frequency capacitance (CLF-CHF) method and the obtained mean value of Nss for MPS SBD is two times lower than that for MS SBD. These results show that the performance of the MS type SBD can be  improved by using with a thin interfacial C20H12 polymer layer between metal and semiconductor.