Azotca zengin hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-azot (a-SİNx:H) filmlerin elektrik ve optik özellikleri
Electrical and optical properties of nitrogen-rich hydrogenated amorphous silicon-nitride (a-SİNx:H) films
Yazar: YASİN DÜVEN
Danışman: PROF.DR. HÜSEYİN TOLUNAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çal mada, plazma biriktirme yöntemiyle, hidrojenlendirilmi amorf silisyum (a-Si:H) ve farkl azot oranlar na sahip hidrojenlendirilmi amorf silisyum-azot ala(a-SiNx:H) denekler haz rlanm ; bu deneklerin elektrik ve optik özellikleriincelenmi tir. Deneklerin optik özellikleri, optik geçirgenlik spektrumlar ndanbelirlenmi tir. Elektrik özelliklerinin belirlenmesi için, ak m-gerilim (I-V), ak m-cakl k (I-T) ve farkl s cakl k ve frekanslarda kapasitans-gerilim (C-V) ölçümleriyap lm r.Optik geçirgenlik ölçümleri, 400 nm ile 1100 nm aral nda, bir optikspektrofotometre kullan larak al nm r. Optik geçirgenlik deneylerinden,(Egopt),deneklerin kal nl , optik bant aral E04 enerjisi ve B parametresibulunmu , deneklerin so urma katsay n ve k rma indisinin dalga boyuna baolarak de imi elde edilmi tir. Bu parametrelerin film büyütme prosesi s ras ndavakum odas na s zd lan azot oran ile de imi incelenmi tir.Ak m-gerilim ölçümlerinden, deneklerin ak m-gerilim karakteristiklerinin s cakl klade imi, denek dirençlerinin s cakl k ve uygulanan elektrik alana ba veelektrik alan dayan mlar incelenmi tir. Deneklerde bask n ak m mekanizmas olanPoole-Frenkel emisyon ak mekanizmas yard yla, deneklerin Poole-Frenkelkatsay lar ( PF) ve dielektrik sabitleri ( r) hesaplanm ve bu niceliklerin azot oranile de imi incelenmi tir.Ak m-s cakl k ölçümlerinde, iki farkl elektrot geometrisine sahip deneklerkullan lm r. Sandviç geometrideki elektrotlara sahip deneklerin Poole-Frenkelengel yükseklikleri ( PF), Poole-Frenkel e itli i yard yla bulunmu ve azot oranile de imi incelenmi tir. Paralel geometrili elektrotlara sahip deneklerinaktivasyon enerjileri, bilinen e itlikler yard yla hesaplanm ve yine azot oran ylade imi incelenmi tir.iKapasitans-gerilim ölçümlerinde, s cakl k ve frekans de erleri de tirilerek,kapasitans n gerilime ba ara lm r. f = 10 kHz ve oda s cakl ndahesaplanan kapasitans de erlerinden yararlan larak, deneklerin dielektrik sabitleribulunmu ve dielektrik sabitlerinin azot oran ile de imi incelenmi tir. Üretilendeneklerle kapasitör yap p yap lamayaca n ara lmas için, en yüksek azotoranlar na sahip iki dene in, olu turulma ko ullar ayn tutularak, üretilme süreleride tirilmi , dolay yla farkl kal nl kta fakat ayn özelliklerde denekler eldeedilmi tir. Bu deneklerin kapasitanslar ölçülmü ve ayn özelliklere sahip, fakatdaha ince olan deneklerin kapasitanslar ile kar la lm r.Anahtar Kelimeler: a-SiH, a-SiNx:H, k rma indisi, optik bant aral , dielektrik,Pool-Frenkel engel yüksekli i, kapasitans.

Abstract:
Hydrogenated amorphous silicon (a-Si) and hydrogenated amorphous siliconnitrogen alloy (a-SiNx:H) thin films were deposited with RF plasma dischargetechnique and their electrical and optical properties were investigated by usingtemperature dependent current voltage (I-V), current-temperature (I-T),temperature and frequency dependent capacitance-voltage (C-V) and opticaltransmission measurements.Optical transmission measurements were carried out in the wavelength range of400-1100 nm using a homemade spectrometer. Film thicknesses, refractiveindices and optical absorption coefficients as a function of wavelength, opticalband gaps (E opt ), the energies of E04 and B parameters of the samples weregdetermined.The temperature dependency of current-voltage characteristics and electric fieldand temperature dependency of electrical resistivity were investigated from I-Vmeasurements of samples. Poole-Frenkel coefficients ( Î² PF ) and dielectricconstants ( Îµ r ) were calculated by using Poole-Frenkel emission currentmechanism which is the dominant current mechanism for our samples. The effectof nitrogen ratio during the deposition on these quantities was observed.Two different types of electrode geometry was used for current-temperature (I-T)measurements. Poole-Frenkel barrier heights ( Ï PF ) of the samples withsandwiched electrode geometry were calculated by using Poole-Frenkel equation.The activation energies of the samples were calculated with parallel electrodegeometry.The dielectric constants of the samples were calculated using the capacitancevalues at 10 kHz and room temperature. The dependence of nitrogen rate duringthe deposition process on dielectric constants of the samples was observed. Asthe last part of this thesis, some samples which have the highest nitrogen ratiowere prepared with different thickness by changing preparation time to investigateit can be possible to use them in the capacitance applications.Keywords: a-SiH, a-SiNx:H, refractive index, optical band gap, dielectric, Pool-Frenkel barrier height, capacitance.