Au/SnO2/p-InP (Mos) kapasitörün elektrik ve dielektriközelliklerinin frekansa bağlı incelenmesi
Investigation of frequency-dependent electrical and dielectric properties of Au/SnO2/p-InP  (Mos) capacitor
Yazar: ÖNDER GÜNGÖR
Danışman: PROF. DR. ADEM TATAROĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Metal-oksit-yarıiletken (MOS) temelli yapılar, elektronik cihazlarda MOS kapasitör, MOS alan etkili transistör ve MOS sensör gibi uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Au/SnO2/p-InP (MOS) kondansatörü hazırlanmış ve kapasitans (C) ve iletkenlik (G) içeren giriş (Y=G+iωC) ölçümleri kullanılarak elektriksel ve dielektrik özellikleri analiz edilmiştir. Bu ölçümler 1 kHz ile 1 MHz arasındaki frekans aralığında ve oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Bu sonuç arayüz durumlarının frekans bağımlılığı ile ilgilidir. Kompleks dielektrik geçirgenliğin (*), kompleks elektrik modülüsün (M*) ve kompleks empedansın (Z*) reel ve imajiner kısımlarının yanı sıra ac elektrik iletkenlik (σac) ölçülen C ve G/ω verileri kullanılarak hesaplandı. Frekans arttıkça dielektrik sabitinin (ε′) ve dielektrik kaybın (ε″) azaldığı, ac iletkenliğin arttığı görüldü. ε' ve ε″'nün frekansla değişimi polarizasyon mekanizmalarıyla açıklanabilir. Düşük frekanslarda ε' ve ε″'nün yüksek değeri uzay yükü polarizasyonundan ileri gelmektedir. Daha yüksek frekanslarda yük taşıyıcılarının sıçramasının artması iletkenliğin artmasına katkıda bulunur. Ayrıca,  elektriksel modülüs ve empedans frekansın fonksiyonu olarak elde edildi. Sonuç olarak, hazırlanan MOS kapasitörün elektrik yüklerini depolayan bir devre elemanı olarak kullanılabileceği görülmüştür.

Abstract:
The metal-oxide semiconductor (MOS)-based structures are used in applications such as MOS capacitor, MOS field-effect transistor and MOS sensor in electronic devices. In this study, the Au/SnO2/p-InP (MOS) capacitor was prepared and its electrical and dielectric characteristics were analyzed by using admittance (Y=G+iωC) measurements, containing capacitance (C) and conductance (G/ω). These measurements were performed in the frequency range between 1 kHz and 1 MHz and at room temperature. The value of C and G/ω of the MOS capacitor is decreased with increase in frequency. This result is related to the frequency dependence of interface states. The real and imaginary parts of complex dielectric permittivity (*), complex electric modulus (M*) and complex impedance (Z*), and as well as ac electrical conductivity (σac) were calculated using the measured C and G/ω data. It was seen that the dielectric constant (ε′) and dielectric loss (ε″) decreased with increasing frequency and the ac conductivity increased. Variation of ε′ and ε″ with frequency can be explained on the basis of polarization mechanisms. The high value of ε' and ε″ at low frequencies comes from space charge polarization. Increased hopping of charge carriers at higher frequencies contributes to increase of conductivity. Besides, electrical modulus and impedance were obtained as functions of frequency. As a result, it has been seen that the prepared MOS capacitor can be used as a circuit element that stores electrical charges.