Buharlaştırma, SILAR ve elektrokimyasal yöntemler ile oluşturulan PbS arayüzeyli Schottky kontakların karakterizasyonu
Characterization of Schottky contacts PbS interface constituted with evaporation, SILAR and electrochemical methods
Yazar: YASİR GÜLEN
Danışman: DOÇ. DR. ÇİĞDEM NUHOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektrodepozisyon = Electrodeposition ; Metal-yarı iletken sistemler = Metal-semiconductor systems ; Silisyum karbür = Silicon carbide ; X ışını kırınımı = X ray diffraction

Özet:
SiC, IV-IV grubu bir yarıiletken malzemedir. Geniş yasak enerji aralığı, düşük sızıntı akımı, yüksek kırılma elektrik alan, iyi termal iletkenlik ve yüksek termal kararlılık, SiC'in bazı avantajlarıdır. Bu avantajlar SiC'i yüksek sıcaklık ve yüksek voltaj uygulamalarında oldukça etkin kılmaktadır. PbS, IV-VI grubu bir yarıiletkendir ve direkt dar band aralıklı PbS yapılar kızıl ötesi dedektörlerde, fotoğrafçılıkta, güneş enerjisinin emilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı farklı metotlar ile oluşturulan arayüzey tabakasının engel yüksekliği ( ? b) değerini nasıl değiştireceğini incelemektir. Omik kontaklar, numunenin mat yüzeyine Ni metalizasyonu ve 9500C'de 5 dakika azot gazı akışı altında tavlanarak oluşturuldu. Büyütme metotları içerisinde Buharlaştırma, SILAR (Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction) ve Elektrokimyasal yöntemler diğer yöntemlere kıyasla daha ucuz, daha basit ve az zaman harcanması gibi özelliklerinden dolayı son yıllarda oldukça tercih edilmektedir. Dört parça olarak hazırlanan numunelerden üçünün parlak yüzeylerine Buharlaştırma, SILAR ve Elektrokimyasal teknikleri ile PbS ince film tabakası oluşturulduktan sonra Referans (PbS arayüzeysiz) ile birlikte her dört parça üzerinde Schottky diyodları imal edildi. Hazırlanan diyodların I-V ölçümleri sıcaklığa bağlı olarak alındı. Engel yüksekliğinin ve idealite faktörünün sıcaklıkla değişimi incelendi. Ayrıca oda sıcaklığında C-V ölçümleri alındı. Norde Fonksiyonları ile engel yüksekliği ve seri direnç değerleri hesaplandı. Cheung Fonksiyonları kullanılarak her bir numune için seri direnç ve idealite faktörleri hesaplandı ve bu sonuçlar geleneksel I-V'den elde edilen verilerle kıyaslandı. Yine, elde edilen her bir numune için arayüzey hal yoğunluğu hesaplandı. Son olarak PbS arayüzeyli her üç numune için büyüme doğrultuları belirlendi. Buharlaştırma ve SILAR yöntemleriyle oluşturulan Au/PbS/n-SiC diyotların ? b değerlerinin referans numuneninkinden (Au/n-SiC) küçük ve Elektrokimyasal olarak oluşturulan Au/PbS/n-SiC Schottky diyotların ? b değerleri referans numuneninkinden büyük olduğu gözlenmiştir. Böylece, arayüzey tabakası oluşturularak ? b değerinin değiştirilebileceği deneysel olarak doğrulanmıştır.

Abstract:
SiC is a material from the IV-IV semiconductor family. Wide band gap, low leakage current, high breakdown electric field, good thermal conductivity and high thermal stability are some of the advantages of SiC. These advantages make SiC highly effective for high-temperature and high-voltage applications. PbS belongs to group IV-VI semiconductor material, and direct narrow band gap semiconductor PbS structures are widely used in the infra-red detectors, photography and solar energy. The aim of this study was to investigate how interface layers formed by various methods change ? b values. Ohmic contacts were made by metallization of Ni the unpolished surface and followed by a temperature treatment at 9500C for 5 minutes in a flux of nitrogen. At the last decade, Evaporation, SILAR (Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction) and Electrochemical methods have been rather used because of the superior properties such as being cheaper, more easily and spending less time. After dividing to four pieces of substrate, Evaporation, SILAR and Electrochemical techniques were made to the polished surface of three substrates. Finally, reference Au/n-SiC and Au/PbS/n-SiC Schottky diode having interfacial layer were produced by Au metallization. Temperature dependent I-V measurements of Au/n-SiC and Au/PbS/n-SiC Schottky structures were obtained. Barrier height and ideality factor changes with temperature were investigated. C-V measurements were also done at room temperature. The barrier height and series resistance were calculated by Norde functions. Cheung?s functions in each sample were calculated for series resistance and ideality factors, and these results were compared with data obtained from traditional of I-V. The interface state density was also calculated for each sample. In addition, all three samples on the surface of PbS interfaces, X-ray diffraction measurements were performed and revealed the presence of PbS thin films. Consequently, the barrier heights of the Au/PbS/n-SiC samples formed by the evaporation and SILAR method had lower values than those of the reference sample (Au/n-SiC) while the barrier height of the Au/PbS/n-SiC sample formed by the electrochemical method had higher value than that of the reference sample (Au/n-SiC). Thus, the barrier height modification in the Au/n-SiC Schottky diodes can be supplied by forming the PbS interfacial layer between Au and SiC interface.