Metal/Si ve metal/Si1-xGex/Si Schottky bariyer diyotlarının elektrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electrical properties of metal/Si and metal/Si1-xGex/Si Schottky barrier diodes
Yazar: KADİR ERTÜRK
Danışman: PROF. DR. NAİM DEREBAŞI
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektriksel özellikler = Electrical properties ; Gauss dağılımı = Gaussian distribution ; Schottky diyodları = Schottky diodes

Özet:
Schottky bariyer diyotların teknolojik önemine baglı olarak, bu diyotların akımgerilimve kapasitans-gerilim karakteristiklerinin anlasılması oldukça ilgi çekicidir.Schottky bariyer diyotların oda sıcaklıgında ölçülmüs akım-gerilim karakteristiklerininanalizi iletkenlik süreci ve ara yüzeyde bariyer olusumunun dogası hakkında ayrıntılıbilgi vermemektedir. Akım-gerilim karakteristiklerinin sıcaklılıga bagımlılıgı, iletkenlikmekanizmasının farklı bir açıdan anlasılmasını saglamaktadır. Bariyer parametrelerininyani bariyer yüksekligi ve ideallik faktörlerinin elde edilmesi için iletkenlik sürecihakkında ayrıntılı bilgi gerekmektedir.Bu çalısmada kullanılan n-tipi (100) yönelimine sahip Si0.76Ge0.24 örneklerisilisyum moleküler demet tabakalama yöntemi ile büyütülmüstür. Si0.76Ge0.24 üzerinePlatin metali kaplanması ile Schottky eklemler olusturulmustur. Fırınlanmamıs vefırınlanmıs Pt/Si0.76Ge0.24/n-Si diyotlarının akım-gerilim ve kapasitans-gerilim ölçümleri100-300K sıcaklık aralıgında yapılmıstır. Bu ölçümlerden bariyer yüksekliklerihesaplanmıs ve sonuçlar Pt/n-Si örnekleri ile karsılastırılmıstır.Cr/p-Si ve Pt/Si0.76Ge0.24/n-Si Schottky bariyer diyotların elektrikselkarakteristikleri 100-300K sıcaklık aralıgında ölçülmüstür. Isısal yayılım kuramınadayanan akım-gerilim analizleri sonucunda düsük sıcaklıklarda görünür bariyeryüksekliginde anormal bir azalma ve ideallik faktöründe de bir artıs açıga çıkmıstır. Buanormalliklerin metal-yarıiletken ara yüzeyinde ortaya çıkan bariyer yüksekliklerindekihomojensizlikten kaynaklandıgı görülmüstür. Böylece bariyer yüksekliklerinin Gaussdagılımı ile ısısal yayılım kuramına dayanarak, Cr/p-Si ve Pt/Si0.76Ge0.24/n-Si Schottkybariyer diyotların akım-gerilim karakteristiklerinin sıcaklılıga bagımlılıgının basarılı birsekilde açıklanabilecegi sonucuna varılmıstır.Anahtar Kelimeler: Metal-yarıiletken, Gauss dagılımı, homojen olmayan bariyeryüksekligi, gerilmis-Si

Abstract:
Due to technological importance of Schottky barrier diodes, a full understandingof the nature of their current-voltage and capacitance-voltage characteristics is of greatinterests. Analysis of the current-voltage characteristics of a Schottky barrier measuredonly at room temperature has not given detailed information about the conductionprocess and the nature of barrier formation at the metal-semiconductor interface. Thetemperature dependence of the current-voltage characteristics allows us to understandfrom different aspects of conduction mechanisms. The detailed knowledge of theconduction process is essential to extract barrier parameters, namely the barrier heightand ideality factor.The n-type (100) oriented Si0.76Ge0.24 samples used in this work were grown bysilicon molecular beam epitaxy. The formation of Schottky junction has made by Platindeposition on Si0.76Ge0.24. The electrical properties of both unannealed and annealedPt/Si0.76Ge0.24/n-Si samples were studied by current-voltage and capacitance-voltagecharacteristics obtained. The measurements have been done in a temperature range of100-300K and Schottky barrier heights have been determined. Also, these results havebeen compared with the Pt/n-Si sample.The electrical characteristics of Cr/p-Si (100) and Pt/Si0.76Ge0.24/n-Si Schottkybarrier diodes have been measured in the temperature range of 100-300K. The currentvoltageanalysis based on thermionic emission theory has revealed an abnormaldecrease of apparent barrier height and increase of ideality factor at low temperature. Itis demonstrated that these anomalies result due to the barrier height inhomogeneitiesprevailing at the metal-semiconductor interface. Hence, it has been concluded that thetemperature dependence of the current-voltage characteristics of the Cr/p-Si andPt/Si0.76Ge0.24/n-Si Schottky barrier diodes can be successfully explained on the basis ofthermionic emission mechanism with a Gaussian distribution of the barrier heights.Key Words: Metal-semiconductor, Gaussian distribution, barrier heightinhomogeneity, strained-Si