Al/(BSA katkılı PANI)/p-InP schottky diyotun hazırlanması ve dielektrik özelliklerinin frekansa bağlı incelenmesi
Preparation of Al/(BSA doped PANI)/p-InP schottky diode and investigation of frequency dependent dielectric properties
Yazar: NURSEL KARAOĞLAN
Danışman: PROF. DR. CUMA BİNDAL
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Benzen Sülfonik Asit katkılı Polianilin (PANI-BSA) arayüzeyli Schottky Diyot (SD) hazırlanarak, bu diyotun hem elektrik hem de dielektrik özellikleri geniş bir frekans ve voltaj aralığında incelenmiştir. İlk olarak, PANI-BSA ve saf PANI polimerleri sentezlenmiştir. Elde edilen PANI-BSA ve PANI numunelerinin yapısal özellikleri Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) ve Ultraviole Visible spektroskopi (UV-Vis) ile belirlenmiştir. PANI-BSA ve PANI polimerlerinin bant aralığı Kubelka-Munk eşitliği yardımıyla sırasıyla 2,32 ve 2,88 eV olarak hesaplanmıştır. PANI-BSA DMSO da yüksek çözünürlük göstermiştir. İkinci olarak sentezlenen PANI-BSA InP üzerine arayüzey olarak ince film halinde kaplanmış ve Al/(BSA katkılı-PANI)/p-InP SD yapısı hazırlanmıştır. Diyot özelliğine etki etme potansiyeli olan arayüzey aynı zamanda metal ve yarıiletken arasında yük geçişini düzenlemek amacıyla kullanılmıştır. SD' un 1-200 kHz aralığında ölçülen kapasitans ve iletkenlik voltajı (C&G/ω-V) verileri kullanılarak kompleks geçirgenliği (ε*=ε'-jε''), kayıp tanjant (tanδ), kompleks elektrik modülünün (M*=M'+jM'') ve elektriksel iletkenliğin (σ) reel ve imajiner bileşenleri frekans ve voltaja bağlı detaylıca incelenmiştir. Tüm bu parametrelerde polarizasyon ve yüzey durumlarından (Nss) dolayı özellikle düşük frekanslarda büyük farklılıklar gözlenmiştir. ε', ε'' ve tanδ'daki frekans ve voltaja bağlı bu tür davranışlar, Maxwell-Wagner-Sillars gevşemesi ile açıklanmıştır. İletkenlik (σ) değerleri düşük-orta frekanslarda neredeyse hiç değişmezken, DC ve AC iletkenlik değerleri yüksek frekanslarda artmaya başlamıştır. Düşük frekans bölgesinde M' ve M''değerleri düşüktür ve kısa mesafeli yük taşıyıcıları mobilitesi nedeniyle yığılma bölgesinde artan frekansla artmaktadır. Sonuçta, frekansa bağlı bu değişmeler, arayüzey durumlarının varlığına, onların yaşam sürelerine, polarizasyona ve voltaj altındaki yeniden yapılanıp düzenlenlenmesine atfedilmiştir.

Abstract:
In this thesis, Benzen Sülfonic acid doped Polyaniline (PANI-BSA) interface layered Schottky Diode (SD) was prepared and both the electrical and dielectric properties of this diode was investigated in a wide frequency and voltage range. Firstly, PANI-BSA and pure PANI polymers were synthesized. Structural properties of the obtained PANI-BSA and PANI samples were determined by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Ultraviolet Visible spectroscopy (UV-Vis). Band gap of PANI-BSA and PANI polymers were calculated as 2,32 and 2,88 eV, respectively, with the help of Kubelka-Munk equation. PANI-BSA showed high resolution in DMSO. Secondly, it was coated as thin film as an interface on the synthesized PANI-BSA InP and, Al/(BSA doped-PANI)/p-InP SD structure was prepared. The interface, which has the potential to affect the diode feature, has also been used to regulate the charge transfer between metal and semiconductors. Using the data of capacitance and conductivity voltage (C&G/ω-V) measured in the range of 1-200 kHz of SD, the complex transmittance (ε*=ε'-jε''), the lost tangent (tanδ), the complex electrical module (M*=M'+ jM'') and electrical conductivity (σ) has been investigated in detail depending on frequency and voltage. Due to polarization and surface conditions (Nss), large differences were observed in all these parameters, especially at low frequencies. Such behaviors depending on frequency and voltage in ε', ε'' and tanδ are explained by the relaxation of Maxwell-Wagner-Sillars. While conductivity (σ) values are almost unchanged at low-medium frequencies, DC and AC conductivity values started to increase at high frequencies. The values of M 'and M' in the low frequency region are low and the short distance charge carriers increase with increasing frequency due to their mobility. Ultimately, these frequency-dependent changes have been attributed to the presence of interface states, their lifetimes, polarization, and reorganization and regulation under voltage.