Sn/PPy/n-Si/Au-Sb yapının bazı karakteristik parametrelerinin sıcaklığa bağlı akım-voltaj, kapasite-voltaj ve kapasite-frekans ölçümlerinden tayin edilmesi
Determining the some characteristic parameters of Sn/PPy/n-Si/Au-Sb structure from current-voltage, capacitance-voltage and capacitance-frequency measurements as a function of temperature
Yazar: ŞAKİR AYDOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA SAĞLAM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, [100] doğrultusunda büyütülmüş, 400 um kalınlığına ve 1-10 î2-cm özdirencine sahip «-tipi Si kristali kullanıldı. Kristalin mat yüzeyine buharlaştırma ile Au-Sb alaşımı, diğer yüzeyine ise elektrokimyasal polimerizasyon ile Polipirol büyütüldü ve polimer üzerine de 10"5 torr basınçta Sn metali buharlaştınldı. Böylece elde edilen Sn/PPy/«-Si/Au-Sb yapının sıvı azot sıcaklığından başlayarak oda sıcaklığına kadar yaklaşık olarak 20 K adımlarla sıcaklığa bağlı (77K-300K) I-V, C-Vve C/ölçümleri alındı. Sıcaklığa bağlı bu ölçümlerden elde edilen deneysel datalar yardımıyla gerekli grafikler çizildi. I-V grafiklerinden engel yükseklikleri, idealite faktörleri bulundu. Yine I-V karakteristikleri yardımıyla Cheung fonksiyonları kullanılarak sıcaklığa bağlı idealite faktörleri, engel yükseklikleri ve seri direnç değerleri hesaplandı. Seri direnç değerlerinin artan sıcaklıkla azaldığı görüldü. Elde edilen I-V karakteristikleri yardımıyla engel yüksekliğinin artan sıcaklıkla arttığı, idealite faktörünün ise azaldığı görüldü. Bu durum engelin inhomojenliğine atfedildi. Ayrıca I-V ölçümlerinden yararlanılarak Richardson eğrileri çizildi. Bu eğrilerden engel yüksekliği ve Richardson sabiti değerleri sırasıyla £ =0.824 eV ve v4*=19.17 A/K2cm2 olarak bulundu. Yine bu karakteristiklerden yararlanılarak ortalama engel yüksekliği ve standart sapma değeri sırasıyla 0>£ =0.862 eV ve a0 = 0.092 V olarak bulundu. Sn/PPy/«-Si/Au-Sb diyodunun 10 kHz, 50 kHz, 500 kHz ve 1 MHz frekans değerlerinde, sıcaklığa bağlı C-V ölçümleri alındı ve grafikler çizildi. Bu grafikler yardımıyla difüzyon potansiyelleri, Fermi enerji seviyesi değerleri ve dolayısı ile de engel yükseklikleri değerleri elde edildi. Kapasitenin artan sıcaklık ve azalan frekansla arttığı görüldü. Sıcaklığa bağlı olarak elde edilen farklı frekanslardaki C-f karakteristikleri yardımıyla da arayüzey hal yoğunluğu ve zaman sabitinin arayüzey hal enerjisine karşı değişim karakteristikleri çizildi ve değerlendirildi. Ayrıca deneysel ve teorik C/karakteristiklerinin (yapılan uygun fitlerle) iyi derecede uyum içinde olduğu gözlendi. 2004, 118 Sayfa Anahtar Kelimeler: Schottky Kontaklar, Polimer/İnorganik Yarıiletken Kontak, Polipirol, ^İletken Polimer, Engelin İnhomojenliği.

Abstract:
In this study, an «-Si wafer with [100] orientation, 400 um thickness and 1-10 Sl-cm resistivity was used. Au-Sb alloy was evaporated to the mat face and polypyrrole was grown to the bright face of the wafer with electrochemical polymerisation. Sn was evaporated onto the polypyrrole at 10"5 torr. The I-V, C-F and C/measurements of this structure were obtained in the range of 77 K to 300 K by steps of 20 K. Using experimental data, the required graphics were plotted as a function of temperature. The barrier heights and ideality factors were calculated from I-V characteristics. It was seen that, the ideality factors decreased with increasing temperature, while the barrier heights increased. This finding was attributed the barrier imhomogeneity. Besides, the barrier heights, ideality factors and series resistances were calculated from Cheung functions by using I-V characteristics as a function of temperature. It was found that the values of series resistance decreased with increasing temperature. Richardson plots were obtained by using I-V characteristics. The values of barrier height, Richardson constant, mean barrier heights and standart deviation were found to be O^ =0.824 eV, ^*=19.17 A/K2cm\ Oft =0.862 eV and aQ = 0.092 V respectively from Richardson plots. C-V measurements of the Sn/PPy/n-Si/Au-Sb were obtained at all temperatures and at the frequencies of 10 kHz, 50 kHz, 500 kHz and 1MHz. C-V graphics were plotted depending on temperature and frequency. The diffusion potentials, Fermi levels and barrier heights calculated from C-V characteristics. Consequently, it was seen that, the capacitance values increased with increasing temperature and decreasing frequency. Furthermore, C-f measurements were obtained at all temperatures and the different bias voltages were plotted. The values of the interface state densities and time constants were obtained from these plots. The characteristics of the interface state densities and time constants versus interface state energies were plotted and evaluated. Also, it was seen that theoretical and experimental C-f characteristics agreed with each other. 2004, 118 Pages Keywords: Schottky contacts, Polymer/Inorganic Semiconductor contact, Polypyrrole, Conducting polymer, Barrier imhomogeneity.