Ti/Si ve Zr/Si eklemlerin elektriksel karakteristikleri
Electrical caracteristics of Ti/Si and Zr/Si junctions
Yazar: HALİL ALBAYRAK
Danışman: DOÇ.DR. IŞIK KARABAY
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Metal-yarıiletken eklemler, mikroelektronik cihazların ve entegre elektronik elemanlarıntemelini oluşturmaktadır. Geçiş metalleri kullanılarak yapılan metal-yarıiletken eklemlerinkarakteristikleri ile ilgili yapılan araştırmalarda ara yüzde oluşan silikatların özdirençlerinindüşük olması ve oksitlenmeye karşı dayanıklı olmaları dikkat çekmiştir. Yine de, geçişmetal/yarıiletken eklemler konusunda az çalışma vardır.Bu çalışmada, kristal Si(100) altlık üzerine benzer kimyasal özellikler taşıyan Ti ve Zr incefilm kaplama yapılarak yapılan eklemlerin elektriksel özelliklerinin karşılaştırılmasıamaçlanmıştır. DC magnetron sıçratma tekniği ile n-tipi ve p-tipi Si(100) altlık üzerine Ti veZr ince film kaplamalar yapılmıştır. Bu eklemlerin akım-gerilim ve kapasitans-gerilimkarakteristikleri incelenmiş, deneysel bulgulardan Schottky engel yüksekliği, ideallik faktörü,katkı iyonu yoğunluğu gibi parametreler hesaplanmıştır. Ayrıca, Si altlık için UV geçirgenlikölçümü yapılarak yasak enerji aralığı hesaplanmış ve kaplamadan sonra XRD analizleriincelenerek ara yüzeyde ne tür kristal fazları oluşup oluşmadığı irdelenmiştir.Yapılan elektriksel ölçümlerde, Ti/p-Si eklemin engel yüksekliği Ğ¤b(I-V)= 0,73 eV, Ğ¤b(C-V)= 0,90 eV ve akseptör iyonu yoğunluğu Na= 2,28x1013 cm-3 olarak, Ti/n-Si eklemin engelyüksekliği Ğ¤b(I-V)= 0,68 eV, Ğ¤b(C-V)= 0,80 eV ve donör iyonu yoğunluğu Nd=5,12x1013cm-3 olarak ve Zr/p-Si eklemin engel yüksekliği Ğ¤b(I-V)= 0,83 eV, Ğ¤b(C-V)= 1,34 eV veakseptör iyonu yoğunluğu Na= 3,03x1013 cm-3 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca Ti/Sieklemlerin foto duyarlılık özelliği göstermediği, ancak Zr/p-Si ekleminin ışıkla doğrultmaözelliğinin arttığı gözlenmiştir. Hazırlanan Ti/n-Si, Ti/p-Si ve Zr/p-Si eklemleri Schottkydiyot özelliği göstermiştir.Anahtar kelimeler: Ti/Si ve Zr/Si eklemler, Schottky diyot, Ti5Si4

Abstract:
Metal semiconductor junctions form the fundamental background of microelectronic andintegrated electronic devices. Researches have focused on the characteristics of metalsemiconductor junctions made by using transition metals since silicides at the interface havelow resistivity and they are not oxidized easily. However, there is still lack of study abouttransition metals/semiconductor junctions.In this study, junctions having either Ti or Zr thin film covering on crystal Si substrate havebeen compared in terms of their electrical properties. The Ti and Zr thin film coverings on n-type and p-type Si substrate have been made by using DC magnetron sputtering technique.Current-voltage and capacitance-voltage characteristics of the junctions have beeninvestigated experimentally. Moreover, parameters like Schottky barrier height, ideality factorand dopand density have been calculated. Also, energy gap has been calculated by measuringUV transmission for Si substrate and after the covering, types of crystal phases have beendetermined by making XRD analysis.After completing electrical measurements, these following calculations have been concluded:Ti/p-Si junction barrier height Ğ¤b(I-V)= 0,73 eV, Ğ¤b(C-V)= 0,90 eV and acceptor dopantNa=2,28x1013 cm-3 , Ti/n-Si junction barrier height Ğ¤b(I-V)= 0,68 eV, Ğ¤b(C-V)= 0,80 eVand donor density Nd=5,12x1011 cm-3, and Zr/p-Si junction barrier height Ğ¤b(I-V)= 0,83eV, Ğ¤b(C-V)=1,34 eV and acceptor dopant Na= 3,03x1013 cm-3. In addition Ti/Si junctionshas not shown photo sensitivity property. On the other hand, Zr/p-Si junction Schottky diodeproperty has increased proportionally with light. It is observed that Ti/n-Si, Ti/p-Si and Zr/p-Si have Schottky diode properties.Keywords: Ti/Si and Zr/Si junctions, Schottky diode, Ti5Si4.