Metal/Al0,20Ga0,80N Schottky diyotun akım-gerilim ölçümlerinden engel yüksekliğinin belirlenmesi
Barrier height determination from current-voltage measurements of metal/Al0,20Ga0,80N Schottky diode
Yazar: GÖNÜL ERTUĞRUL
Danışman: PROF. DR. ENİSE AYYILDIZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada silisyum karbür üzerine metal organik kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile büyütülen n-Al0,20Ga0,80N altlıklar kullanılarak Pd/n-Al0,20Ga0,80N Schottky diyotlar üretildi. Omik ve Schottky kontak metalizasyonu dc manyetik saçtırma ve termal buharlaştırma yöntemleriyle altlıklar üzerine Ti (22,5 nm)/Al (100 nm) ve Pd (80 nm) metalleri biriktirilerek yapıldı. Schottky diyotların engel yüksekliği ve idealite faktörü değerleri termoiyonik emisyon teori kullanılarak doğru beslem akım-gerilim karakteristiklerinden sırasıyla 1,231 ± 0,038 eV, 1,906 ± 0,057 eV olarak elde edildi. Ayrıca, üretilen Schottky diyotların 100 K - 310 K sıcaklık aralığında akım-gerilim ölçümleri yapıldı. Diyotların sıcaklığa bağlı I-V grafiklerinin analizinden, artan sıcaklıkla engel yüksekliğinin arttığı ve idealite faktörünün azaldığı belirlendi. Schottky engel yüksekliğinin sıcaklığa bağlılığı metal-yarıiletken ara yüzeyinde oluşan engel yüksekliği homojensizliğinin üçlü Gaussian dağılımı göz önüne alınarak açıklandı. Schottky engel yüksekliğinin üçlü Gaussian dağılım parametreleri kullanılarak modifiye edilmiş Richardson grafikleri çizildi. Bu grafiklerden elde edilen Richardson sabitinin ortalama değeri Al0,20Ga0,80N için bilinen teorik 32,64 A/K2 cm2 değerine yakın olduğu görüldü.

Anahtar Kelimeler: AlGaN, Schottky diyot, Elektriksel karakteristik,  Termoiyonik emisyon teori, Engel yükseklik homojensizliği, Gaussian dağılımı.

Abstract:
In this study, Pd/n-Al0.20Ga0.80N Schottky diodes were fabricated by using Al0.20Ga0.80N epitaxial layers grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) on a 4H-SiC. Ohmic and Schottky contact metallization were formed by depositing Ti (22,5 nm) / Al (100 nm) and Pd (80 nm) metals on n-Al0.20Ga0.80N substrates using dc magnetic sputtering and thermal evaporation methods. The forward bias I-V characteristics were analyzed on the basis of the thermionic emission theory. The values of the ideality factor and the barrier height of the Pd/n-Al0.20Ga0.80N Schottky diodes were determined to be 1.231 ± 0.038 eV, 1.906 ± 0.057 eV, respectively. The current–voltage characteristics of Pd/n-Al0.20Ga0.80N Schottky diodes were investigated in the wide temperature range of 100 K – 310 K. It was found from the analysis of the I-V-T curves that the ideality factor decreases while the barrier height increases with increasing temperatures. The temperature dependence of the Schottky barrier height was explained by considering the existence of the three Gaussian distributions of the barrier height inhomogeneity at metal-semiconductor interface. In addition, the modified Richardson plots were used to determine experimental Richardson constants in the three temperature regions.  The obtained average Richardson constant value is in close to the theoretical value of 32.64 A/K2 cm2 known for n-Al0.20Ga0.80N.

Keywords: AlGaN, Schottky diode, Electrical chracteristics, Thermionic emission theory, barrier height inhomogeneity, Gaussian distribution.