SILAR metoduyla elde edilen Cd/CdS/n-GaAs/In ve Cd/CdSe/n-GaAs/In yapıların elektriksel karakteristikleri üzerine termal tavlamanın etkileri
Efects of thermal annealing on electrical characteristics of the Cd/CdS/n-GaAs/In and Cd/CdSe/n-GaAs/In structures obtained with SILAR method
Yazar: FATMA YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SAĞLAM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, taban malzeme olarak [100] doğrultusunda büyütülmüş, 450 ?m kalınlığına ve 2,5x1017 cm-3 donor konsantrasyonuna sahip n-tipi GaAs kristali kullanıldı. Kristalin mat yüzeyine indiyum metali buharlaştırılarak omik kontak yapıldı. Diğer yüzeyine ise Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) tekniği ile CdS ve CdSe ince filmleri büyütüldü. Büyütülen ince filmlerin morfolojik özellikleri XRD ve SEM teknikleri ile incelendi. Filmlerin kristal yüzeylerini tamamen kapladığı ve hemen hemen homojen olduğu görüldü. Yüzey özellikleri incelenen CdS ve CdSe filmlerin üzerine 10-5 torr basınçta Cd buharlaştırılarak Cd/CdS/n-GaAs/In ve Cd/CdSe/n-GaAs/In sandviç yapıları elde edildi. İlk olarak bu iki yapının oda sıcaklığında I-V (akım-voltaj) ve C-V (kapasite-voltaj) karakteristikleri incelendi. Termal tavlamanın etkisini görmek amacıyla Cd/CdS/n-GaAs/In ve Cd/CdSe/n-GaAs/In sandviç yapıları azot gazı ortamında sırasıyla 50, 100, 200, 300 ve 400°C'de 3 dakika süreyle tavlandı ve her tavlama işleminin ardından I-V ve C-V ölçümleri oda sıcaklığında incelendi. Sandviç yapılarının değişen tavlama sıcaklığına bağlı olarak doğru beslem I-V karakteristiklerinden idealite faktörleri, engel yükseklikleri ve seri direnç değerleri hesaplandı ve bu parametrelerin değişiminin ?engel inhomojenliği modeline? uyduğu görüldü. Cd/CdS/n-GaAs/In ve Cd/CdSe/n-GaAs/In sandviç yapıların C-V ölçümleri oda sıcaklığında 50 kHz, 100 kHz, 200 kHz, 300 kHz, 500 kHz ve 1 MHz frekanslarında alındı. Ters beslem C-2-V grafiklerinden difüzyon potansiyelleri, Fermi enerji seviyesi değerleri ve engel yükseklikleri değerleri elde edildi. Herbir tavlama işleminden sonra C-V ölçümleri oda sıcaklığında tekrarlandı ve yukarıda ifade edilen parametreler yeniden hesaplandı. Cd/CdS/n-GaAs/In ve Cd/CdSe/n-GaAs/In sandviç yapıların I-V ve C-V karakteristiklerinin termal tavlamayla hafifçe iyileştiği görüldü. Sonuç olarak, SILAR metoduyla direkt n-GaAs yarıiletkeni üzerine büyütülen CdS ve CdSe ince filmlerinin Cd/n-GaAs metal-yarıiletken kontaklarda güvenle kullanılabileceği görüldü.

Abstract:
In this study, n-GaAs wafer with [100] orientation 450 ?m thickness and 2,5x1017 cm-3 with a doping density was used. Omic contact was performed by evaporating In metal on the mat surface of crystal. On the other surface of it CdS and CdSe thin films were enlarged with the technique of Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR). Morpholocigal features of enlarged thin films were examined with XRD and SEM techniques. It was observed that thin films were totally covered the crystal surface of the films and that they were nearly homogeneous. On the CdS and CdSe films whose surface features were examined sandwich structure at 10-5 torr pressure was obtained by evaporating Cd/CdS/n-GaAs/In and Cd/CdSe/n-GaAs/In. Firstly, the I-V and C-V characteristics of the these structures were measured immediately at room temperature in the dark. In order to observe the effect of the thermal annealing, Cd/CdS/n-GaAs/In and Cd/CdSe/n-GaAs/In structures have been annealed at temperatures from 50 to 400°C for 3 min. in N2 atmosphere and the I-V, C-V measurements carried out after each thermal annealing. The characteristic parameters such as barrier height, ideality factor and series resistance of this structure have been calculated from the forward bias I-V characteristics as a function of annealing temperature with different methods. The C-V measurements of the Cd/CdS/n-GaAs/In and Cd/CdSe/n-GaAs/In sandwich structures were obtained room at temperature at 50kHz, 100kHz, 200kHz, 300kHz, 500kHz and 1MHz. From reverse bias C-2-V graphics diffusion potentials, Fermi energy level values and barrier heights were obtained. The C-V measurements carried out after each thermal annealing and the characteristic parameters calculated again. It has been seen that the I-V and C-V characteristics of the Cd/CdS/n-GaAs/In and Cd/CdSe/n-GaAs/In sandwich structures have lightly improved with the change of the annealing temperature. Consequently, it was seen that CdS and CdSe thin films grown directly on n-GaAs semiconductor will be used confidently in Cd/n-GaAs metal-semiconductor contacts thanks to SILAR method.