NiAu-AlGaN/GaN heteroyapıların elektriksel karakteristiklerinin sıcaklığa bağlı incelenmesi
The investigation of temperature dependence of electrical characteristics of the NiAu-AlGaN/GaN heterostructures
Yazar: SELÇUK DEMİREZEN
Danışman: DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Akım-potansiyel karakterstikleri = Current-potential characteristics

Özet:
(Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN heteroyapıların (çokluyapıların) akım-voltaj (I-V), kapasitans-voltaj (C-V), kondüktans-voltaj (G/w-V) karakteristikleri, 80-400 K sıcaklık aralığında ölçüldü. Termiyonik emisyon (TE) teorisine göre; I-V karakteristiklerinden elde edilen sıfır beslem engel yüksekliğinin (?Bo) artan sıcaklıkla artarken idealite faktörünün (n) artan sıcaklıkla azaldığı gözlendi. Ayrıca Richardson grafiğinin 80 - 200 K ve 240 - 400 K sıcaklık aralığında iki farklı eğime sahip olduğu gözlendi. Bu şekildeki davranış, Schottky engel homojensizliğine atfedildi ve engel homojensizliğinin çift Gaussian dağılımı ile açıklandı. Sonuç olarak, (Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN çokluyapıların doğru beslem I-V karakteristiklerinin sıcaklığa bağlılığı, engel yüksekliklerinin TE mekanizması temelinde çift Gaussian dağılımı ile başarılı bir şekilde açıklanabileceği görüldü. Ayrıca (Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN çokluyapıların doğru ve ters beslem C-V ve G/w-V karakteristiklerinden, seri direnç (Rs) ve arayüzey durum yoğunluğu (Nss) dikkate alınarak 80 - 400 K sıcaklık aralığında 1 MHz için incelendi. C-V ve G/w-V sonuçlarından, Nss ve Rs değerlerinin çokluyapının elektriksel özellikleri üzerinde oldukça etkili olduğu gözlendi. Doğru ve ters beslemde ölçülen yüksek frekans (1 MHz) C ve G/w değerleri, gerçek Cc ve Gc/ ? değerlerini elde etmek için seri direnç etkisi dikkate alınarak düzeltildi. AC elektriksel iletkenliğin ( ? ac) ise sıcaklıkla azalmakta olduğu gözlendi. Doğru öngerilimdeki farklı gerilimler için Arrhenius eğrilerinin eğiminden aktivasyon enerjileri hesaplandı. Hesaplanan değerlerin gerilimden bağımsız olduğu gözlendi.

Abstract:
The current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/w-V) characteristics of (Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN heterostructures were measured in the temperature range of 80-400 K. Calculated from I-V characteristics according to thermionic emission (TE) theory; while the zero bias barrier height (?Bo) increases with increasing temperature, the ideality factor (n) values decreases with increasing temperature. The Richardson plot deviated from linearity under room temperatures. Such behavior is attributed to inhomogeneties of Schottky barrier by assuming a double Gaussian distribution. It has been concluded that the temperature dependence of the forward I-V characteristics of the (Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN heterostructures can be successfully explained on the basis of TE mechanism with double Gaussian distribution of the barrier heights. Also, the forward and reverse bias C-V and G/w-V characteristics of (Ni/Au)/Al0.22Ga0.78N/AlN/GaN heterostructures have been investigated by considering the effect of the series resistance (Rs) and surface states (Nss) over a wide temperature of 80-400 K, at 1 MHz. The C-V and G/w-V characteristics confirm that the Nss and Rs of the heterostructure are important parameters that strongly influence the electrical parameters. The high frequency (1 MHz) C and G/w values measured under both reverse and forward bias were corrected for the effect of series resistance to obtain the real heterostructure capacitance. Also the electrical conductivity ( ? ac) is found to decrease with increasing temperature. The activation energy values were obtained from Arrhenius plot for various applied forward bias voltages. Calculated values are almost independent from applied forward bias voltage.