Srtio3 nanoküplerin sentezi, yapısal karakterizasyonu ve heteroeklem uygulamaları
Synthesis, structural characterization of srtio3 nanocubes and heterojunctions applications
Yazar: LÜTFİ BİLAL TAŞYÜREK
Danışman: PROF. DR. ŞAKİR AYDOĞAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı SrTiO3 nanoküplerinin heteroeklem uygulamalarında aygıt performansını nasıl etkilediğini araştırmaktır. Bu amaç doğrultusunda; [100] doğrultusunda, 400 μm kalınlığında ve 1-10 Ω-cm özdirencine sahip n-Si kristalleri kullanıldı. Kristallerin kimyasal temizleme sürecinden sonra, kristalin mat yüzeyine buharlaştırma yoluyla Al metali kaplandı ve kristallerin diğer yüzeyine SrTiO3 ile Au ve Ni ile desteklenmiş SrTiO3-Au ve SrTiO3-Ni nanoküpleri spin coating metoduyla kaplandı. SrTiO3, SrTiO3-Au ve SrTiO3-Ni nanoküplerin XRD analizleri yapıldı, SEM ve TEM görüntüleri alındı. Sonra 10-5 torr basınç altında SrTiO3, SrTiO3-Au ve SrTiO3-Ni nanoküpler üzerine Sputtering (saçtırma) yöntemi ile Ni nokta kontaklar kaplandı. Böylece, Ni/SrTiO3/n-Si/Al, Ni/SrTiO3-Au/n-Si/Al ve Ni/SrTiO3-Ni/n-Si/Al heteroeklemleri elde edildi. Bu heteroeklemlerin sıcaklığa bağlı I-V (akım-voltaj) ve C-V (kapasite-voltaj) ölçümleri yapıldı. Ni/SrTiO3/n-Si/Al, Ni/SrTiO3-Au/n-Si/Al ve Ni/SrTiO3-Ni/n-Si/Al heteroyapıların farklı metotlar (TE, Cheung ve Norde fonksiyonları) kullanılarak, I-V ölçümlerinden idealite faktörü (n), engel yüksekliği (Φb) ve seri direnç (Rs) gibi bazı temel parametreleri hesaplandı. Bu parametreler sıcaklığın bir fonksiyonu olarak incelendiğinde, artan sıcaklıkla engel yüksekliğinin arttığı ve idealite faktörü ve seri direncin artan sıcaklıkla azaldığı gözlemlendi. Bu değişimler heteroeklemdeki homojensizliğe atfedildi. Ayrıca, C-V ölçümlerinden Fermi enerji seviyesi, difüzyon potansiyeli, iyonize olmuş taşıyıcı yoğunluğu ve engel yüksekliği gibi elektriksel parametreler hesaplandı. Sonuç olarak heteroeklemlerin fabrikasyonunda kullanılan perovskit oksit yapıdaki SrTiO3 nanoküpleri elektriksel parametrelere olumlu etki ettiği gözlendi. Bu yüzden SrTiO3, elektronik aygıt uygulamalarında potansiyel bir aday malzemedir.

Abstract:
The aim of this study is to investigate how SrTiO3 nanocubes affect device performance in heterojunction applications. In accordance with this purpose; n-Si crystals were used which have the 1-10 Ωcm resistivity, the thickness of 400 μm and the direction of [100]. After the chemical cleaning process of the crystals, Al metal was coated on the matte surface of the crystal by evaporation, and SrTiO3, SrTiO3-Au and SrTiO3-Ni nanocubes supported with Au and Ni were coated on the other surface of the crystals by spin coating method. XRD analysis of SrTiO3, SrTiO3-Au and SrTiO3-Ni nanocubes were done, SEM and TEM images were taken. Then, Ni point contacts were vaporized by using Sputtering method on the SrTiO3, SrTiO3-Au ve SrTiO3-Ni nanocubes under 10-5 torr pressure. So, Ni/SrTiO3/n-Si/Al, Ni/SrTiO3-Au/n-Si/Al ve Ni/SrTiO3-Ni/n-Si/Al rectifiying heterojunctions were obtained. The current-voltage (I-V) and (C-V) measurements of these heterojunctions were taken as a function of the temperature. The some basic parameters such as ideality factor (n), barrier height (Φb) and series resistance (Rs) of Ni/SrTiO3/n-Si/Al, Ni/SrTiO3-Au/n-Si/Al ve Ni/SrTiO3-Ni/n-Si/Al heterojstructures were calculated from the I-V measuruments using different methods (TE, Cheung and Norde functions). When the values of these parameters were examined as a function of temperature, it was observed that the barrier height increased and the ideality factor and series resistance decreased as the temperature increased. This was attributed to inhomogeneous in heterojunction. Also, electrical parameters such as Fermi energy level, difussion potential, ionised carrier density and barrier height were calculated from the C-V measurements. As a result, perovskite oxide SrTiO3 nanocubes used in the fabrication of heterojunction have positive effects on electrical parameters. Therefore, SrTiO3 is a potential candidate material in electronic device applications.