MIS yapılarda ara yüzey karakterizasyonu
Interface characterization of MIS structures
Yazar: RIDVAN OKUR
Danışman: DOÇ. DR. SEMA BİLGE OCAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Al/ZnO/p-Si Schottky diyolar hazırlanarak akım-gerilim (I-V), kapasite-gerilim (C-V) ve iletim-gerilim (G-V) karakteristikleri oda sıcaklığında ve karanlık ortamda ölçüldü. Al/ZnO/p-Si Schottky diyotların satürasyon akımı (I0), ideallik faktörü (n), bariyer yüksekliği (ΦB) ve seri direç (Rs) parametreleri termoiyonik emisyon teorisi kullanılarak elde edilen düz beslem I-V karakteristikleri ile hesaplandı. Elde edilen n, ΦB and Rs (Cheung methodu kullanılarak) verilerinin, dV/dLn(I)-I ve H(I)-I fonksiyonları için; 0,60-0,70 eV, 0.51-0.802 eV aralığında, 1.46,3-3.19 k ve 1.5-3.62 k aralığında değiştiği gözlemlendi. Al/ZnO/p-Si yapıların frekansa bağlı kapasite-gerilim (C-V) ve iletim-gerilim (G-V) karakteristikleri seri dirençler (Rs) ile arayüzey durumları (Nss) etkileri göz önünde bulundurularak incelendi. Al/ZnO/p-Si yapıların C-V ve G-V ölçümleri oda sıcaklığında 30kHz-1 MHz frekans aralığında yapıldı. Deneysel sonuçlar, C ve G değerlerinin frekans arttıkça azaldığını gösterdi. C ve G değerlerinde düşük frekanslarda görülen bu davranışın Si/ZnO arayüzeyinde meydana gelen Nss değerinden kaynaklandığı tespit edildi. Böylelikle numuneden Cc ve Gc değerlerini elde etmek için Rs etkisi göz önünde bulundurularak düz beslem ve ters beslem için de yüksek frekansta Cm and Gm/w değerleri ölçüldü. Sıfır beslem altında her bir frekansta, Rs değerinin anormal derecede pik yaptığı görüldü. C-2-V eğrisi her bir frekans değeri için geniş bir beslem aralığında lineer bir davranış sergiledi. Katkılama yoğunluğu NA, tüketim katmanı genişliği WD ve bariyer yükseliği ΦB değerleri C-2-V eğrisinden elde edildi.

Abstract:
Al/ZnO/p-Si Schottky diodes were prepared in the same conditions and their current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G-V) characteristics were measured at room temperature and in the dark. The characteristic parameters such as saturation current (I0), ideality factor (n), barrier height (ΦB) and series resistance (Rs) of the Al/ZnO/p-Si Schottky diodes were determined from the forward bias I-V characteristics by using thermionic emission theory. . The obtained values of n, ΦB and Rs  (Cheung method)  were changed in the ranges 0,60-0,70 eV, 0.51-0.802 eV and 1.46,3-3.19 k ve 1.5-3.62 k for dV/dLn(I)-I ve H(I)-I functions respectively. The frequency- dependent capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G-V) characteristics of the Al/ZnO/p-Si structures were investigated by considering series resistance (RS) and interface states (Nss) effects. The C-V and G-V measurements of the Al/ZnO/p-Si structures were carried out in the frequency range of 30kHz-1 MHz at room temperature. Experimental results showed that both the values of C and G decreased as the frequency increased. Such behavior of C and G at low frequencies resulted from the existence of Nss at Si/ZnO2 interface. The effect of Rs on the C and G were found noticeable at high frequency. Therefore, the high frequencies Cm and Gm/w values measured under both forward and reverse bias were corrected for the effect of Rs to obtain the real Cc and Gc values from the sample. The profile of Rs exhibits an anomalous peak at each frequency about at zero-bias. The C-2-V plots displayed a linear behavior in a wide bias voltage region for each frequency value. The values of doping concentration NA, depletion layer width WD and barrier height ΦB were obtained from C-2-V plots.