Au/SiO2/n-GaAs (MOY) yapıların elektrik ve dielektrik karakteristiklerinin frekans ve sıcaklığa bağlı incelenmesi
The investigetion of frequency and temperature dependence of electrical and dielectric properties of Au/SiO2/n-GaAs (MOS) structures
Yazar: MUHARREM GÖKÇEN
Danışman: DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Au/SiO2/n-GaAs (MOS) yapıların; seri direnç (Rs), arayüzey durumları (Nss) ve ac elektrik iletkenlik ( ? ac) gibi elektriksel karakteristikleri ile dielektrik sabiti ( ? '), dielektrik kayıp ( ? "), dielektrik kayıp tanjantı (tan ? ), reel ve imajiner elektrik modülü ( ? ' and ? ") gibi dielektrik özelliklerinin frekans, sıcaklık ve oksit tabaka kalınlığına bağımlılığı, 80-350 K sıcaklık aralığında değişik frekans ve oksit tabaka kalınlıkları için deneysel kapasitans-voltaj (C-V) ve kondüktans-voltaj (G/w-V) ölçümleri kullanılarak araştırıldı. Deneysel sonuçlar göstermiştir ki; özellikle yüksek sıcaklık ve düşük frekanslarda, arayüzey durum yoğunluğunun (Nss) dağılımı ile gevşeme zamanı ?? ve arayüzeyin termal olarak yeniden yapılanmasına bağlı olarak C ve G/w değerleri frekans, sıcaklık ve oksit tabaka kalınlığına oldukça bağımlıdır. Au/SiO2/n-GaAs (MOS) yapısının Rs ve Nss değerleri sırasıyla Nicollian ve Hill-Coleman metotları kullanılarak hesaplanmış olup bu değerler artan frekansla azalmaktadır. Artan sıcaklıkla azalan seri direnç, artan oksit kalınlığına bağlı olarak lineer olarak artmaktadır. Dielektrik sabiti, dielektrik kayıp, kayıp tanjant ve elektrik modülünün frekans, sıcaklık ve oksit tabaka kalınlığının kuvvetli bir fonksiyonu olduğu bulundu. ?', ?'' ve tan? değerleri artan frekansla azalırken reel ve imajiner elektrik modülü artan frekansla artmaktadır. Ayrıca, ?' ve ?'' artan sıcaklıkla artarken, reel ve imajiner elektrik modülü artan sıcaklıkla azalmaktadır. Artan oksit kalınlığına bağlı olarak dielektrik sabiti ?? ' değerleri azalırken, tan ?? ve elektrik modülünün imajiner bileşeni olan M" değerleri artmaktadır.

Abstract:
The frequency, temperature and oxide thickness dependence of electrical characteristics such as series resistance (Rs), interface states (Nss) and ac electrical conductivity ( ? ac) and dielectric properties such as dielectric constant ( ? '), dielectric loss ( ? "), dielectric loss tangent (tan ? ), real and imaginary part of electric modulus ( ? ' and ? ") of the Au/SiO2/n-GaAs (MOS) structures have been investigated in the temperature range of 80-350 K at various frequencies by using experimental capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/w-V) measurements. Experimental results show that both the values of C and G/w were quite sensitive to frequency, temperature and oxide layer thickness at relatively high temperatures and low frequencies due to a continuous density distribution of Nss and their relaxation time ( ? ), and thermal restructuring and reordering of the interface. The values Rs and Nss of the Au/SiO2/n-GaAs (MOS) structure were obtained from Nicollian and Hill-Coleman methods, respectively, and their values decrease with increasing frequency. While the series resistance decreases with increasing temperature, it increases linearly with increasing oxide layer thickness. The dielectric constant, dielectric loss, loss tangent and the electric modulus were found a strong function of frequency, temperature and oxide layer thickness. While the values of the ?', ?'' and tan? decrease with increasing frequencies, the electric modulus (real and imaginary part) increase with increasing frequency. Also, while the dielectric constant and dielectric loss increase with increasing temperature, electric modulus (real and imaginary part) decrease with increasing temperature. While the ?' decreases with increasing oxide layer thickness tan ?? and imaginary electric modulus increase with increasing oxide layer thickness.