N-tipi 6H-SiC tabanlı polimer arayüzeyli schottky diyotlarının üretilmesi ve elektronik parametrelerinin incelenmesi
Production of n-type 6h-sic based schottky diodes with polymer interface and investigation of the electronic parameters
Yazar: HAYATİ ALTAN
Danışman: PROF. DR. METİN ÖZER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tezde, Au/P3HT:PCBM(1:1)/6H-SiC/Ag (1500 devir), Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC /Ag (750 devir), Au/P3HT:PCBM:F4TCNQ (1:1:%2)/6H-SİC/Ag (1500 devir) ve Au/P3HT:PCBM (2:1)/ 6H-SİC/Ag (1500 devir) Schottky bariyerli 4 diyot üretilerek, 300 K ile 375 K sıcaklık aralığında elektriksel karakteristikleri araştırıldı. Her bir diyot için akım-gerilim eğrilerinden, engel yükseklikleri (Φb0), idealite faktörleri (n) ve seri direnç (Rs) değerleri farklı metodlarla hesaplandı. İdealite faktörü ve seri direncin azalan sıcaklıkla arttığı, engel yüksekliğinin ise azaldığı gözlendi. Parametrelerdeki bu değişimin sebeplerinden biri olarak Schottky engelinin heterojenliği gösterildi. Engelin Gaussian dağılımı araştırılarak, engel yüksekliği (Φbo) ve standart sapma (σ0) değerleri bulundu. Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (1500 devir) diyotunun 300 K ile 375 K aralığında ortalama engel yüksekliği ile standart sapma değerleri sırasıyla 1,52 eV ve -0,04 V olarak hesaplandı. Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (750 devir), yapısı için 300 K ile 375 K aralığında ortalama engel yüksekliği ile standart sapma değerleri sırasıyla 1,61 eV ve -0,04 V olarak bulundu. Au/P3HT: PCBM:F4TCNQ (1:1:%2)/6H-SİC/Ag (1500 devir) diyotu için de yapılarak, 300-375 K sıcaklık aralığında ortalama engel yüksekliği ile standart sapma değerleri sırasıyla 1,55 eV ile -0,03 V olarak belirlendi. Aynı hesaplamalar Au/P3HT:PCBM (2:1)/6H-SİC/Ag (1500 devir) diyotu için de yapılarak, (300-375) K sıcaklık aralığında ortalama engel yüksekliği ile standart sapma değerleri sırasıyla 1,62 eV ile -0,04 V olarak bulundu.  Nümunelerin her biri için Ln(I0/T2)-q2σ02/2k2T2'nin 1000/T'ye göre grafikleri çizilerek her bölge için modifiye edilmiş etkin Richardson sabiti (A**) ve ortalama engel yükseklikleri (Φbo) hesaplandı. Buna göre; Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (1500 devir) diyotunun yapısı için (300-375) K sıcaklık aralığında hesaplanan ortalama engel yüksekliği ve Richardson sabiti sırasıyla 1,67 eV ve 2431,96 Acm-2K-2, Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (750 devir), diyotu için ise sırasıyla 1,53 eV, 84,39 Acm-2K-2 değerleri bulundu. Au/P3HT:PCBM:F4TCNQ (1:1:%2)/6H-SİC/Ag (1500 devir) Schottky diyotu için de yine aynı bölgede yapılan hesaplamalar sonucunda; 1,74 eV, 39,11 Acm-2K-2 değerleri bulundu. Au/P3HT:PCBM (2:1)/6H-SİC/Ag (1500 devir) Schottky diyotu için ise aynı bölgede; 1,80 eV, 6288,34 Acm-2K-2 değerleri hesaplandı. Akım iletimi, termiyonik emisyon (TE) modeli ve engel homojensizliğiyle beraber açıklandı.

Abstract:
In this thesis, Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (1500 revs), Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC /Ag (750 revs), Au/P3HT:PCBM:F4TCNQ (1:1:%2)/6H-SiC/Ag (1500 revs) and Au/P3HT:PCBM (2:1)/ 6H-SiC/Ag (1500 revs) 4 Schottky barrier diodes were produced, and their electrical characteristics were investigated in the temperature range (300-375) K. For each diode, barrier heights (Φb0) and ideality factors (n) and series resistance (Rs) values were calculated by using different methods from the current-voltage curves. It was observed that the ideality factor and series resistance increased while the barrier height decreased as the temperature decreased. One of the reasons for such change in the parameters was the heterogeneity of the Schottky barrier. The barrier height (Φbo) and the standard deviation (σ0) values were found by investigating the Gaussian distribution of the barrier. Mean barrier height and standard deviation values of the Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (1500 revs) diode between (300-375) K were found to be 1.52 eV and - 0.04 V, respectively. Mean barrier height and standard deviation values of the Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (750 revs) diode in the temperature range (300 - 375) K were found to be 1.61 eV and -0.04 V, respectively. For the Au/P3HT: PCBM:F4TCNQ (1:1:%2)/6H-SiC/Ag (1500 revs) diode, the same procedure was followed, and the mean barrier height and standard deviation values at the temperature range of (300 – 375) K were calculated as 1.55 eV and - 0.03 V, respectively. The same calculations were made for the Au/P3HT:PCBM (2:1)/6H-SiC/Ag (1500 revs) diode, and the mean barrier height and standard deviation values at the temperature range of (300-375) K were calculated as 1.62 eV and -0.04 V, respectively. For each sample, a plot of Ln(I0/T2)-q2σ02/2k2T2 versus 1000/T was created, and the modified effective Richardson constant (A**) and the mean barrier height (Φbo) were calculated for each region. Accordingly, the mean barrier height and the Richardson constant calculated at the temperature range of (300-375) K for the structure of the Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (1500 revs) diode were calculated as 1.67 eV and 2431,96 Acm-2K-2, respectively. The values calculated for the Au/P3HT:PCBM (1:1)/6H-SiC/Ag (750 revs) diode were 1.53 eV and 84,39 Acm-2K-2, respectively. For the Au/P3HT:PCBM:F4TCNQ (1:1:%2)/6H-SiC/Ag (1500 revs) diode, the values were calculated in the same region and found as 1,74 eV and 39,11 Acm-2K-2. The values were also calculated in the same region for the Au/P3HT:PCBM (2:1)/6H-SiC/Ag (1500 revs) Schottky diode and found as 1.80 eV and 6288,34 Acm-2K-2. The current transmission was explained by the thermionic emission (TE) model and barrier inhomogeneity.