Aynı şartlar altında ürtetilen özdeş Au/n-Si(100) Schottky diyotlarda karakteristik parametrelerin belirlenmesi
determınatıon of characterıstıc parameters IN Au/n-Si(100) Schottky dıodes ıdentıcally fabrıcated under the same condıtıons
Yazar: KÜBRA BENGİN AKGÜL
Danışman: DOÇ. DR. HALUK KORALAY ; DOÇ. DR. NİHAT TUĞLUOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında fosfor katkılı n tipi bir silisyum kristali, 380 μm kalınlıklı, (100) yüzey yönelimli ve 20 Ω-cm özdirençli yarıiletken bir alttabaka olarak kullanıldı. Aynı şartlarda özdeş olarak 50 adet Au/n-Si/Al Schottky diyot hazırlandı ve diyotların akım-gerilim (I-V), kapasite-gerilim (C-V) ve iletkenlik-gerilim (G-V) karakteristikleri oda sıcaklığında ve karanlıkta ölçüldü. Au/n-Si/Al Schottky diyotların doyma akımı (I0), idealite faktörü (n), engel yüksekliği (ΦB) ve seri direnç (Rs) gibi karakteristik parametreleri doğru beslem I-V karakteristiklerinden, Termiyonik Emisyon teorisi kullanılarak belirlendi. Elde edilen n, ΦB ve Rs (Norde metodu) değerleri sırasıyla 1,04-1,69; 0,70-0,81 eV ve 20,9-462,5  aralığında değişmektedir. Ayrıca, ters beslem C-2-V karakteristiklerinden elde edilen engel yükseklik ve taşıyıcı yoğunluk (ND) değerleri sırasıyla 0,772-0,845 eV ve 1,034x1015-1,482x1015 cm-3 aralığındadır. Aynı şartlarda hazırlanmasına rağmen, Au/n-Si/Al Schottky diyotları için elde edilen tüm parametrelerin bir diyottan diğerine değişimi, engel inhomojenliğine atfedildi. Bu yüzden bütün parametreler Gausyen fonksiyonuna fit edilmiştir. Bu fonksiyon yardımıyla 50 adet Schottky diyot için hesaplanan diyot parametrelerinin istatistiksel dağılımları ile ortalama değerleri ve standart sapmaları belirlenmiştir. Engel yüksekliği ve idealite faktörünün ortalama değerlerinin sırasıyla (Φ ̅_B=0,758±0,030 eV) ve ( n ̅=1,316±0,213 ) olduğu bulundu. Diğer taraftan, ters belsem C-2-V karakteristiklerinden elde edilen ortalama engel yüksekliği ve taşıyıcı yoğunluk değerlerinin sırasıyla (Φ ̅_B=0,822±0,005 eV) ve (N ̅_D=1,311x1015±1,083x1014 cm-3) olduğu bulundu. Bundan başka, 50 adet Au/n-Si/Al Schottky diyot için yanal homojen Schottky engel yüksekliği, deneysel olarak idealite faktörleri ve engel yükseklikleri arasındaki lineer ilişkiden 0,802 eV olarak belirlendi.

Abstract:
In this thesis, phosphor doped n-type Si single crystal has been used as a semiconductor substrate with a 380 μm thickness, (100) surface oriention, and 20 Ω-cm resistivity. 50 dots Au/n-Si/Al Schottky diodes have been identically 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 Au/n-Si/Al Schottky diodes were determined from the forward bias I-V characteristics by using thermionic emission theory. The obtained values of n, ΦB and Rs (Norde method)  were changed in the ranges of 1,04-1,69; 0,70-0,81 eV and 20,9-462,5 , respectively. Also, the barrier height (ΦB) and carrier concentration (ND) values obtained from the reverse bias C-2-V characteristics ranged from 0,772-0,845 eV and 1,034x1015-1,482x1015 cm-3, respectively. The fact that all of the parameters for the Au/n-Si/Al Schottky diodes differ from one diode to another even if they are identically prepared were attributed to the barrier height inhomogeneity. For this reason all parameters have been fitted to Gaussian function. With the aid of this function the mean values and standart deviation of calculated diode parameters have been obtained with statistical dispersion for 50 dots Schottky diodes. The means of barrier height and ideality factor values have been found to be ( Φ ̅_B=0,758±0,030 eV) ve ( n ̅=1,316±0,213 ), respectively. Furthermore, the means of barrier height and carrier concentration values obtained from the reverse bias C-2-V characteristics have been found to be ( Φ ̅_B=0,822±0,005 eV) and ( N ̅_D=1,311x1015±1,083x1014 cm-3), respectively. Moreover, the lateral homogenous Schottky barrier height value for 50 dots of the Au/n-Si/Al Schottky diodes is determined as 0,802 eV from the experimental linear relationship between barrier heights and ideality factors.