Au/(cu2o-cuo-pva)/n-si metal-polimer-yarıiletken yapının elektriksel parametreleri üzerine sıcaklık ve frekans etkisi
The effect of temperture and frequency on electrical parameters of au/(cu2o-cuo-pva)/n-si metal-polymer-semiconductor structure
Yazar: AYSEL BÜYÜKBAŞ ULUŞAN
Danışman: PROF. DR. ADEM TATAROĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
(spin coating) yöntemi kullanılarak biriktirildi. Kompozit malzeme, X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edildi. Hazırlanan Au/(Cu2O-CuO-PVA)/n-Si metal-polimer-yarıiletken (MPS) yapının elektriksel parametreleri üzerine sıcaklık ve frekans etkisi, 100-380 K sıcaklık aralığında gerçekleştirilen akım (I) ölçümleri ve 10 kHz-3 MHz frekans aralığında gerçekleştirilen admitans (Y=G+iωC) ölçümleri kullanılarak araştırıldı. Ölçülen doğru beslem akım-voltaj (I-V) karakteristikleri, termiyonik emisyon (TE) teorisine dayalı olarak analiz edildi. I-V ölçümlerinden belirlenen sıfır beslem engel yüksekliği (Φb0) değeri artan sıcaklıkla artarken, idealite faktörü (n) değeri azalmaktadır. Φb0 ve n'nin bu davranışı, M/S arayüzeyinde Gaussian dağılımı (GD) olduğu varsayılarak homojen olmayan engel yüksekliklerine atfedildi. I-V ve Norde yönteminden elde edilen engel yükseklik değerlerinin birbiriyle iyi bir uyum içinde olduğu bulunmuştur. Kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/ω-V) karakteristiklerinin frekans bağımlılığı, S/P arayüzeyindeki arayüzey durumlarının varlığına atfedildi. MPS yapının arayüzey durum yoğunluğu (Nss) ve seri direnç (Rs) gibi elektriksel parametreleri, hem I-V hemde C/G-V ölçümlerinden hesaplandı. Ayrıca, paralel direnç (Rp), paralel kapasitör (Cp) ve seri direnç gibi eşdeğer devre modeli parametreleri 100 Hz-1 MHz frekans aralığında gerçekleştirilen empedans ölçümlerinden belirlendi. Deneysel sonuçlar, elde edilen elektriksel parametrelerin sıcaklık, frekans ve uygulanan voltaja güçlü bir şekilde bağlı olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, hazırlanan MPS yapı çeşitli elektrik ve elektronik devrelerde Schottky diyot olarak kullanılabilir.

Abstract:
In this study, the Cu2O-CuO-PVA composite material was deposited on n-Si substrate by using spin coating method. The composite material was characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). The effect of temperature and frequency on electrical parameters of the prepared Au/(Cu2O-CuO-PVA)/n-Si metal-polymer-semiconductor (MPS) structure has been investigated by using current measurements performed in the temperature range of 100-380 K and admittance (Y=G+iωC) measurements performed in the frequency range of 10 kHz-3 MHz. The measured forward bias current-voltage (I-V) characteristics were analyzed on the basis of thermionic emission (TE) theory. While the zero-bias barrier height (Φb0) value determined from I-V measurements increases with increasing temperature, the ideality factor (n) decreases. This behavior of n and Φb0 was attributed to the inhomogeneous barrier heights by assuming a Gaussian distribution (GD) at the M/S interface. It is found that the barrier height values obtained from the I-V and Norde method are in good agreement with each other. Frequency dependence of capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/ω-V) characteristics is attributed to the presence of interface states at S/P interface. The electrical parameters such as interface state density (Nss) and series resistance (Rs) values of the MPS structure were calculated from both I-V and C/G-V measurements. Moreover, the equivalent circuit model parameters such as parallel resistor (Rp), parallel capacitor (Cp) and series resistance were detemined impedance measurements carried out in the frequency range of 100 Hz-1 MHz. The experimental results show that the obtained electrical parameters are strongly dependent on temperature, frequency and applied voltage. Consequently, the prepared MPS structure can be used as a Schottky diode in various electrical and electronic circuits.