Al/SiO2/p-Si (MIS) yapılarda temel fiziksel parametrelerin frekansa ve radyasyona bağlı incelenmesi
The investigation of frequency and radiation dependent of main physical parametres of Al/SiO2/p-Si (MIS) structures
Yazar: İLKE TAŞÇIOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AKİF ÖZBAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Bölümü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Seri direnç = Series resistance

Özet:
Al/SiO2/p-Si (MIS) yapıların frekansa bağlı kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/w-V) karakteristikleri, seri direnç (RS) ve arayüzey durumlarının (Nss) etkileri dikkate alınarak incelendi. Al/SiO2/p-Si (MIS) yapıların C-V ve G/w-V ölçümleri oda sıcaklığında ve 500 Hz-5 MHz frekans aralığında gerçekleştirildi. Deneysel sonuçlar, yapının hem C hem de G/w değerlerinin artan frekansla azaldığını gösterdi. Düşük frekanslarda C ve G/w' nın bu davranışı, Si/SiO2 arayüzeyinde lokalize olmuş arayüzey durumlarının bir sonucudur. Seri direncin C ve G/w üzerindeki etkisi yüksek frekanslarda daha belirgindir. Bu yüzden, gerçek (düzeltilmiş) Cc ve Gc/w değerlerini elde etmek için ölçülen Cm ve Gm/w değerleri seri direnç etkisi dikkate alınarak olarak düzeltildi. Her frekans için elde edilen Rs profili beklenmeyen bir pik gösterdi. Buna ilave olarak 60Co g-ışınlarının bu yapılar üzerindeki etkisi oda sıcaklığındaki akım-voltaj (I-V), C-V and G/w-V karakteristiklerinden incelendi. İdealite faktörü (n), radyasyon sonucunda ortaya çıkan Nss'den dolayı artan radyasyonla artmaktadır. Enerjiye (Ess-Ev) bağlı Nss dağılım profili, etkin engel yüksekliği (?e) değeri dikkate alınarak doğru ön gerilimdeki I-V karakteristiklerinden elde edildi. Nss değerleri valans bandının tepesinden yasak enerji aralığına doğru üstel bir azalma göstermektedir. MIS yapının C-V ve G/w-V karakteristiklerinin de radyasyona bağlı değiştiği açıkça görülmektedir. Rs dağılım profili C-V ve G/w-V ölçümlerinden admittans metoduna göre elde edildi. Deneysel sonuçlar, metal ile yarıiletken arasındaki yalıtkan tabakanın ve g-radyasyonunun idealite faktörü, engel yüksekliği ve arayüzey durumları (Nss) gibi elektriksel parametreler üzerinde önemli bir etki yaptığını gösterdi.

Abstract:
The frequency dependent capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/w-V) characteristics of the Al/SiO2/p-Si (MIS) structures have been investigated by considering series resistance (RS) and interface states (Nss) effects. The C-V and G/w-V measurements of the Al/SiO2/p-Si (MIS) structures were carried out in the frequency range of 500 Hz-5 MHz at room temperature. Experimental results show that both C and G/w of sample decreases with increasing frequency. Such behavior of C and G/w at low frequencies results from the existence of Nss at Si/SiO2 interface. The effect of Rs on the C and G/w are found noticeable at high frequency. Therefore, the high frequencies Cm and Gm/w values measured under both forward and reverse bias were corrected for the effect of Rs to obtain the real Cc and Gc/w of sample. The profile of Rs exhibits an anomalous peak at each frequency about at zero-bias. In addition, the effect of 60Co g-ray exposure on the MIS structures has been investigated using the current-voltage (I-V), C-V and G/w-V characteristics at room temperature. The ideality factor (n) increases with irradiation dose due to an increase radiation induced interface states (Nss). The energy density of Nss distribution profiles as a function Ess-Ev was extracted from the forward bias I-V characteristics taking into account the bias dependence of the effective barrier height (?e). The values of Nss showing an exponantial decrease with bias from the top of the valance band towards the mid gap. Also, the C-V and G/w-V characteristics of MIS structures show fairly large radiation dispersion. The Rs profile of MIS structures was extracted from the Cm and Gm/w measurements according to admittance method and its value increases with increasing dose. Experimental results show that the insulator layer between metal and semiconductor ? -radiation play an important role in the electrical parameters such as ideality factor, barrier height and interface states (Nss).