Metal/TiO2/c-Si/metal yapılarında yüzey şartlarının elektriksel belirtkenler üzerindeki etkisi
The effects of surface states on the electrical characteristics of metal/TiO2/c-Si/metal structure
Yazar: OSMAN PAKMA
Danışman: PROF. DR. NECMİ SERİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Metal oksit silisyum = Metal oxide silicon ; Metal-yarı iletken sistemler = Metal-semiconductor systems ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Yüzey durumları = State conditions ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu çalışmanın amacı yalıtkan tabakası sol-jel yöntemiyle hazırlanmış Al/TiO2/p-Si (MIS) yapılarında yüzey şartlarının elektriksel belirtkenler üzerindeki etkisinin araştırılmasıdır. Öncelikli olarak cam yüzeyine farklı sıcaklıklarda hazırlanmış TiO2 ince filmlerin optiksel, yapısal ve elektriksel özellikleri incelenerek hazırlama şartları hakkında bilgi edinilmiştir. Bu özellikleri incelemek üzere FTIR spektrumlarından, UV-VIS spektrumlarından, XRD desenlerinden, AFM görüntülerinden ve akım-gerilim (I-V) ölçümlerinden yararlanılmıştır. Daha sonra aynı şartlar altında hazırlanmış TiO2 ince filmleri p-tipi silisyum alt tabakalar üzerine kaplanarak, bu yapılardan Al/TiO2/p-Si metal/yalıtkan/yarıiletken (MIS) yapıları elde edilmiştir. Elde edilen Al/TiO2/p-Si (MIS) yapılarının oda sıcaklığında I-V ve kapasite-gerilim (C-V) ölçümleri gerçekleştirilmiş ve yapıların temel elektriksel belirtkenleri tayin edilmiştir. Bu temel elektriksel belirtkenler yardımıyla yapıların ara yüzey enerji durumlarının değişimi tespit edilmiştir. Elde edilen bu veriler yardımıyla en iyi belirtkenlere sahip Al/TiO2/p-Si (MIS) yapısı belirlenmiştir. Son olarak da belirlenmiş olan Al/TiO2/p-Si (MIS) yapısının sıcaklığa bağımlı I-V ölçümleri yapılmıştır ve yapının akım-iletim kuramı hakkında bilgi edinilmiştir.

Abstract:
The present study aims to investigate the effect of interface states on electrical parameters in Al/TiO2/p-Si (MIS) structures whose insulator layers were prepared by the sol-gel method. Firstly, optical, structural, and electrical properties of TiO2 thin films prepared on glass at different temperatures were examined to obtain information about their preparation conditions. In order to examine these conditions, their FT-IR spectra, UV-VIS spectra, XRD patterns, AFM images, and current-voltage (I-V) measurements were used. TiO2 thin films prepared under the same conditions were then coated on p-type silicium wafers and from these structures, Al/TiO2/p-Si metal/insulator/semi-conductor (MIS) structures were produced. The I-V and capacitance-voltage (C-V) measurements of the obtained Al/TiO2/p-Si (MIS) structures were then performed at room temperature and the main electrical characteristics of the structures were determined. Using these main electrical characteristics, energy distribution profile of interface states of the structures was determined. Through the obtained data, the Al/TiO2/p-Si (MIS) structure with the best characteristics was selected. Finally, temperature-dependent I-V measurements were conducted for the selected Al/TiO2/p-Si (MIS) structure and information was obtained on the current transport theory of the structure.