Au/-Cu/n-GaAs kontaklarında anodik oksidasyon işleminin karakteristik diyot parametreleri üzerindeki etkileri
The effects of anodic oxidation treatment on characteristic diod parameters of Au-Cu/n-CaAs schottky contact
Yazar: MEHMET BİBER
Danışman: PROF.DR. ABDÜLMECİT TÜRÜT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2000
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Anodik oksidasyon = Anodic oxidation ; Schottky diyodları = Schottky diodes ; Schottky kontakları = Schottky contacts

Özet:
[100] doğrultusunda büyültülmüş, 450 um kalınlığında, donor konsantrasyonu l-5xl017 cm" olan ve iki yüzü parlatılmış ?z-GaAs(:Te) yarıiletkenine farklı sürelerle anodizasyon işlemleri uygulanarak Au/fl-GaAs ve Cu/n-GaAs Schottky diyotlar ve MİS Schottky diyotlar elde edildi. Schottky kontak yapımından önce, yarıiletken yüzeyindeki kirliliklerin giderilmesi için sırasıyla ultrasonik temizlik, 5H2SO4+H2O2+H2O ve H2O+HCI çözeltileri içinde kimyasal temizlik ve deiyonize su içinde yıkama işlemleri yapıldı. Sonra, numunenin arka yüzeyine Au-Ge (%88, %12) alaşımı kullanılarak omik kontak yapıldı ve tavlama işlemi için N2 ortamında, 450 °C 'de 3 dk. tutuldu. Bu işlemlerin hemen ardından referans Schottky diyotlar elde edildi. Daha sonra anodik oksidasyon metodu kullanılarak yarıiletken yüzeyi üzerine oksit büyütüldü. Bu işlem için 4C2H6O2+2H2O+O.IH3PO4 (pH=2.02) elektroliti kullanıldı. Sabit akım yoğunluğunda (J=3 mA/cm ) büyütülen oksit tabakası 1 OH2O+HCI çözeltisi içerisinde belirlenen sürelerde temizlenerek MİS Schottky diyotlar elde edildi. Bütün numunelere ait I-V, C-V ve C-f ölçümleri yapıldı. Referans numuneler (RefAu, RefCu) için hesaplanan n{I-V) idealite faktörü ve engel yüksekliği değerlerinin diğer numunelere göre daha küçük oldukları gözlendi. Yapılan diyotlarda, uygulama geriliminin hemen tamamının Schottky bölgesi boyunca (arınma bölgesi) düştüğü ve akımın termoiyonik emisyon akım teorisine uygun olduğu gözlendi. Metal/yarıiletken arayüzeydeki anodik oksit tabaka kalınlığının artması idealite faktörünün ve engel yüksekliğinin artmasına neden olduğu tespit edilmiştir. rc-GaAs arayüzeyinin anodizasyon işlemine tabi tutulması (anodik tabakanın oluşturulup temizlenmesi) neticesinde, negatif arayüzey yükünde ve buna bağlı olarak engel yüksekliğinde bir artış gözlendi. RefAu, Aul5sn ve AuösnMIS numuneleri için hesaplanan engel yüksekliği değerlerine imaj -kuvvet azalması değerleri eklenerek, bu numuneler için homojen engel yükseklikleri sırasıyla 0.79 eV, 0.92 eV ve 1.03 eV olarak yeniden elde edildi. Bu engel yüksekliği değerleri aynı özellikteki Cu/n-GaAs diyotlar için, sırasıyla, 0.67 eV, 0.90 eV ve 0.95 eV olarak elde edildi. Altın ve bakır için, sırasıyla, referans ve MİS diyotlar arasında yaklaşık olarak 240 ve 280 meV 'lik engel yüksekliği farkı bulundu. Bu durumda, Au/^-GaAs ve Cu/rc-GaAs MİS Schottky diyotların tünelleme engel yüksekliği, sırasıyla, x=0-75 eV ve x=0.74 eV olarak elde edildi.

Abstract:
The samples were prepared using mirror cleaned and polished (as received from manufacturer) rc-GaAs with [100] orientation, 450 um thickness and l-5xl017 cm"3 carrier concentration. Au/- Cu/rc-GaAs Schottky diodes and MIS diodes were fabricated by anodization-chemical procedure. Before making contacts, the rc-GaAs wafer were dipped in the 5H2SO4+H2O2+H2O solution for 1 min to remove surface damage and undesirable impurities, and then in H2O+HCI solution and then followed by a rinse in deionized water of 1 8 M£X After that, the wafer was cut into pieces of 5x5 mm. One of them was immediately inserted into the evaporation chamber for forming the reference Schottky contact. Before Schottky contact formation, the second kinds of samples consisted of several steps of anodization in aqueous 4C2H6O2+2H2O+O.IH3PO4 (pH=2.02) electrolyte (at current densities of 3.0 mA/cm2 under constant current condition and room temperature) and followed by a dip in diluted aqueous 1 OH2O+HCI solution and a subsequent rinsed in deionized water. Third kinds of samples consisted of only one anodization step (Au/- CuAî-GaAs Schottky diodes and MIS diodes). The characteristics parameters of diodes were determined by using the current-voltage (I-V), capacitance-voltage İC-V) and capacitance-frequency {C-f) measurements. We have found the lowest values of both the barrier heights and ideality factors with the references diodes according to other diodes. The anodization, on the other hand, have increased both, the barrier heights as well as the ideality factors. The extrapolation of the barriers heights versus ideality factors plot to the ideality factors determined by the image force effect has given the laterally homogeneous barriers heights of approximately 0.79 eV, 0.92 eV ve 1.03 eV for RefAu, Aul5sn and AuösnMIS, and 0.67 eV, 0.90 eV ve 0.95 eV for the samples RefCu, Cul5sn and CuösnMIS. Thus, the barrier height increased by at least 240 meV for Au/w-GaAs, and 280 meV for Cwln- GaAs diodes, respectively. Furthermore, we have calculated a mean tunneling barrier heights of r=0.75 eV and x=0.74 eV for the MIS Au/rc-GaAs and Cu/»-GaAs SBD with anodic oxide layer, respectively.