Grafen/grafit arayüzlü n-6H SiC tabanlı schottky barrier diyotların elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electrical properties of graphene/graphite based n-6H SiC schottky barrier diodes
Yazar: ERCAN ERDOĞDU
Danışman: PROF. DR. MEHMET MAHİR BÜLBÜL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Grafen = Graphene ; Grafitler = Graphites ; Schottky diyodları = Schottky diodes ; Schottky kontakları = Schottky contacts

Özet:
Au/n-6H SiC/Au yapısı ve ara yüzeyine grafit ve grafen katkılı durumları 300 K sıcaklıkta incelendi. Her üç numune için Raman, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDS) yapı analizleri yapıldı.  Hem karanlıkta hem de ışık altında (100 mW/cm², 300-1800 nm, AM 1,5G standartı)   akım-voltaj (I-V) ölçümleri ve değişik frekanslarda karanlıkta kapasitans-voltaj (C-V) ölçümleri kullanılarak temel bazı elektriksel parametreleri hesaplandı. Yapılan çalışma sonucunda akım voltaj ölçümlerinden Au/n-6H SiC/Au yapısı için idealite faktörü karanlıkta 2,14, doyum akımı 2,86E-08 Amper, engel yüksekliği 0,75 eV olarak hesaplanmıştır. Grafit arayüzlü numune için aynı değerler sırasıyla 2,82, 7,99E-10 Amper ve 0,84 eV olarak, grafen ara yüzlü numune için ise 5,8, 8,13E-06 Amper ve 0,60 eV olarak hesaplanmıştır. Elektriksel özelliklerini iyileştirme noktasında grafit'in olumlu etki yaptığı gözlemlenmiştir. Grafen ise beklenenin aksine doyma akımını ve idealite faktörünü arttırmış, engel yüksekliğini azaltmıştır. Bu durum raman spektrumunda görülen kirliliğe atfedilmiştir. Doğası gereği grafeni saf halde tutmanın grafitten daha zor olduğu bu nedenle saf grafen kullanımının maliyet açısından anlamlı olmadığı durumlarda grafitin daha iyi bir alternatif olacağı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The Au/n-6H SiC/Au structure and its graphite and graphene interface states were examined at 300 K temperature. Raman, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Distribution Spectroscopy (EDS) structure analyses were performed for all three samples. Some basic electrical parameters were calculated using current-voltage (I-V) measurements both in the dark and under light (100 mW/cm², 300-1800 nm, AM 1.5G standard) and capacitance-voltage (C-V) measurements in the dark at different frequencies. As a result of the study, from current voltage measurements, the ideality factor for the Au/n-6H SiC/Au structure was calculated as 2.14 in the dark, the saturation current as 2.86E-08 Amperes, and the barrier height as 0.75 eV. The same values were calculated as 2.82, 7.99E-10 Ampere and 0.84 eV for the sample with graphite interface, and 5.8, 8.13E-06 Ampere and 0.60 eV for the sample with graphene interface, respectively. It has been observed that graphite has a positive effect on improving its electrical properties. Contrary to expectations, graphene increased the saturation current and ideality factor and decreased the barrier height. This situation was attributed to the pollution seen in the Raman spectrum. It has been concluded that, by nature, keeping graphene in pure form is more difficult than graphite, so graphite would be a better alternative in cases where the use of pure graphene is not cost-effective.