Schottky diyot arayüzey malzemesi olarak titanium katkılı elmas benzeri karbon filmin hazırlanması, elektrik ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of titanium doped diamond-like carbon film as schottky diode interfacial material and investigation of its electrical and dielectric properties
Yazar: ÖZNUR ÇAPRAZ
Danışman: PROF. DR. BARIŞ AVAR ; PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Dielektrik sabiti = Dielectric constant ; Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Elektrokimyasal depolama = Electrochemical deposition ; Schottky engelleri = Schottky barriers ; Yarı iletkenler = Semiconductors ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu tez çalışmasında Schottky diyotlarda kullanılan ara yüzey malzemesi elektrokimyasal depolama yöntemi ile sentezlenen p tipi Silisyum altlık üzerine biriktirilen Ti katkılı elmas benzeri karbon (Ti:DLC) ince film kaplamalardan oluşmaktadır. Sentezlenen ince film kaplamalar kullanılarak Al/(Ti:DLC)/p-Si/Au (MIS) Schottky diyot oluşturulmuş ardından farklı frekanslarda elektriksel ve dielektrik özelliklerine bakılmıştır. Kapasitans ve iletkenlik ölçümlerinin uygulanan voltaja ve frekans değerlerine göre arayüzey durumları (Nss) ve seri direnç (Rs) oluşumu sebebiyle tükenme ve yığılma bölgelerinde bağlılığına bakılmıştır. Alıcı atomların konsantrasyonu (NA), Fermi Enerjisi (EF), tükenme tabakası kalınlığı (Wd), maksimum elektrik alanı (Em ) bariyer yüksekliği (𝛷𝐵) vb. elektrik parametreleri frekansın bir fonksiyonu şeklinde C-2-V grafiklerinin eksenleri kestiği nokta ve eğimlerinden analiz edilmiştir. Arayüzey durumları (Nss) ve ömürleri (τ), admittans veya paralel kondüktans yöntemi kullanılarak elde edildi. Rs ölçümleri de Nicollian-Brews metodu kullanılarak frekansa bağlı değişim grafikleri elde edildi. Hem Nss hem de Rs değerlerinin frekansa oldukça bağlı olduğu gözlendi. Schottky diyot yapısının dielektrik özellikleri ε', ε'',tan𝛿 parametreleri ile analiz edilmiştir. Yapının komplex elektrik modülünün gerçel ve sanal bileşenlerine (M′ ve M′′) bakılmıştır. İletkenliğin (𝜎) DC ve AC bileşenleri ve empedans özellikleri gibi temel dielektrik parametrelerinin frekans ve voltaja bağlılığı 1 kHz-4 MHz aralığında oda sıcaklığında incelenmiştir.

Abstract:
The interfacial material used in the Schottky diodes investigated in this thesis consists of Ti-doped diamond-like carbon (Ti:DLC) thin film coatings deposited on p-type silicon substrate synthesised by electrochemical deposition method. Al/(Ti:DLC)/p-Si/Au (MIS) Schottky diode was fabricated using the synthesised thin film coatings and then its electrical and dielectric properties were investigated at different frequencies. The dependence of capacitance and conductivity measurements on the applied voltage and frequency values in depletion and accumulation regions due to interface states (Nss) and resistance (Rs) was examined. Concentration of acceptor atoms (NA), Fermi Energy (EF), depletion layer thickness (Wd), maximum electric field (Em), and barrier height (𝛷𝐵), etc. electrical parameters were analyzed as a function of frequency from the points and slopes of the C-2-V graphs where they intersect the axes. Interface states (Nss) and their lifetimes (τ) were obtained from admittance or the parallel conductance method. It was also examined how Rs measurements change depending on frequency. Rs magnitudes were measured with the Nicollian-Goetzberger method as a variable of frequency. It was observed that both Nss and Rs values were highly dependent on frequency. The dielectric properties of the Schottky diode structure were analyzed with the parameters ε', ε'', tan𝛿. The real and imaginary components (M' and M'') of the complex electrical modulus of the structure were examined. The frequency and voltage dependence of basic dielectric parameters such as DC and AC components of conductivity (σ) and impedance properties were examined at room temperature in the frequency range of 1 kHz - 4 MHz.