Amorf silisyum ve alaşımları heteroeklemlerin elektronik ve optik özelliklerinin incelenmesi
Electronic and optical properties of heterostructures fabricated by using a-Si:H and its alloys
- Tez No: 182437
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN TOLUNAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Schottky Diyot, Engel Yüksekliği, Seri Direnç, İdeallikKatsayısı, Etkin Richardson Katsayısı, a-Si:H, a-SiNx:H, Schottky Diode, Barrier Height, İdeality Factor Series Resistance, Modified Richardson Constant, a-Si:H, a-SiNx:H1
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 173
Özet
Bu çalışmada, plazma biriktirme yöntemiyle hazırlanan hidrojenlendirilmiş amorfsilisyum (a-Si:H) ve hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-azot alaşımlı (a-SiNx:H)amorf yarıiletken deneklerle; Al, Cr, Mg, Sb ve Au gibi metaller kullanılarak MSM(Metal/ Yarıiletken/ Metal) hetero-eklemler oluşturulmuştur. Hazırlanan MSMhetero-eklemlerin elektronik ve optik özellikleri, I-T (sıcaklığa bağlı karanlıkiletkenlik), optik geçirgenlik, geniş bir sıcaklık aralığında alınan I-V (Akım-Gerilim)ve C-V (Kapasitans -Gerilim) gibi deneysel yöntemlerle incelenmiştir.Optik geçirgenlik deneyleri için dalga boyu 400 nm'den 1100 nm'ye değişenmonokromatik kaynak kullanılmıştır. Bu deney sonucundan elde edilen geçirgenlikspektrumundan a-Si:H ve a-SiNx:H deneklerin, soğurma katsayısının ve kırmaindisinin, dalga boyuna göre değişimi bulunmuştur. Bu veriler sonucundadeneklerin kalınlığı, optik bant aralığı, E04 enerjisi ve B parametresi elde edilmiştirBu tez çalışmasında ilk olarak farklı metallerle (Al, Au, Cr, Mg) oluşturduğumuzmetal/ a-Si:H/ metal yapıların 420 K - 145 K sıcaklık aralığında Schottky diyotözellikleri ve metal/ a-Si:H arasına konulan antimon'nun (Sb) Schottky diyotözelliklerine etkisi incelenmiştir. Bunun sonucunda elimizdeki metallerdenhangisinin has a-Si:H denek ile daha iyi omik eklem yaptığı ve tekrarlanıptekrarlanmadığı incelenmiştir.Farklı metallerle oluşturduğumuz metal/ a-Si:H/ metal deneklerin Schottky diyotözellikleri karanlıkta geniş bir sıcaklık aralığında (420 K - 145 K) alınan I-Völçümleri ile incelenmiştir. Alınan bu ölçümlerden deneklerin engel yüksekliği (ÏB),ideallik katsayıları (η), etkin Richardson katsayısı (A*) ve bu katsayının engelyüksekliği hesaplarına etkisi, ileri ve geri besleme akım oranları (Ii/Ig),seri dirençleri(Rs) sıcaklığın fonksiyonu olarak bulunmuştur. Bu sonuçlardan en iyi omik kontakve diyot kontak özelliği gösteren metaller seçilerek farklı azot oranına sahip a-SiNx:H denekler ile metal/ a-SiNx:H/ metal yapılar hazırlanmıştır. Hazırlanan budeneklerle, Schottky diyot özelliklerinin azot oranı ile nasıl değiştiği incelenmiştir.1Oda sıcaklığında deneklerin ışık şiddetine olan duyarlılıkları 630 nm dalga boyunasahip bir led grubu kullanılarak, 1014-1017 foton/cm2s foton akısı aralığında alınanI-V ölçümleri ile incelenmiştir. Bu ölçümlerden farklı metallerle oluşturduğumuzmetal/ a-Si:H/ metal ve farklı azot oranına sahip metal/ a-SiNx:H / metal deneklerinileri ve geri besleme akımlarının ışık şiddeti ile nasıl değiştiği araştırılmıştır.Her bir denek grubu için sandviç yapılı deneklerde ve paralel yapılı denekte sabitgerilim altında karanlık öziletkenliğin sıcaklıkla değişimine (I-T eğrileri) bakılmış vesandviç yapıda, ileri ve geri besleme durumlarında sabit gerilim altında alınan I-Teğrileri ile paralel yapıdan alınan I-T eğrileri karşılaştırılmıştır. Farklı metallerleoluşturduğumuz metal/ a-Si:H/ metal ve farklı azot oranına sahip metal/ a-SiNx:H/metal deneklerin sıfır beslemede sabit bir ışık şiddeti altında açık devre gerilimininsıcaklıkla değişimi incelenmiştir.Hazırlanan tüm deneklerde oda sıcaklığında farklı frekanslarda kapasitansıngerilim (C-V) ile nasıl değiştiğine bakılmış, bu ölçümler sonucunda deneklerin yapıpotansiyeli ve dielektrik katsayısının hesaplanıp hesaplanamayacağı tartışılmıştır.Son olarak seri direncinin diğer deneklere göre daha düşük olduğunu bildiğimizdüşük azot oranlı hidrojenlendirilmiş amorf silisyum deneği kullanarak,hidrojenlendirilmiş amorf silisyum deneklerin seri direncinin düşürülüpdüşürülemeyeceğine ve diyot parametrelerinin nasıl değişeceğine bakılmıştır.Bunun için Mg/ a-SiN0,015:H/ a-Si:H/Au ve Mg/ a-Si:H/ a-SiN0,015:H/ Au katmanlıyapıları oluşturulmuş ve hetero-eklemlerin elektronik ve optik özellikleri, I-T, optikgeçirgenlik, geniş bir sıcaklık aralığında I-V ve C-V gibi deneysel yöntemlerleincelenmiştir. Ancak bu aşamada denek hazırlama sisteminde kullanılan SiH4gazının bitmesiyle sisteme yeni bir SiH4 gaz tüpü bağlanmıştır. Bunun sonucundakatmanlı yapılarda Schottky diyot parametrelerinin nasıl değiştiğine bakılmasınınyanı sıra eski ve yeni SiH4 gaz ile hazırlanan denekler arasında nasıl bir farkolduğunu da inceleme fırsatımız doğmuştur.İlk hazırlanan deneklerden farklı olarak yeni SiH4 gazı ile hazırlanan deneklerinkapasitans gerilim (C-V) ölçümlerinde farklı davranışlar gözlenmiştir. Bu yüzdenkapasitans gerilim (C-V) ölçümleri, 400 K-300 K sıcaklık aralığında farklı frekansve uygulanan AC sinyalin farklı genlikleri için incelenmiştir. Bu ölçümler sonucunda2deneklerin ara bölge durum yoğunluğunun (Nss), yapı potansiyelinin (Vbi) ve tuzakyoğunluğunun (Nt) sıcaklıkla, frekansla ve uygulanan AC sinyalin genliği ile nasıldeğiştiğine bakılmıştır.
Özet (Çeviri)
Metal-semiconductor-metal (MSM) hetero structures were prepared by using a-Si:H or a-SiNx:H as the semiconductor with using different metals as the ohmicand Schottky barrier contacts (Mg, Al, Cr, Au) and their electrical and opticalproperties were investigated by using temperature dependent current-voltage (I-V)and dark conductivity (I-T), temperature and frequency dependent capacitance-voltage (C-V) and optical transmission measurements.Optical transmission measurements were carried out in the wavelength range of400 nm -1100 nm using a homemade spectrometer. Film thicknesses andrefractive indices and optical absorption coefficients as a function of wavelengthwere determined from the optical transmission measurements using theSwanepoel method.Current-Voltage (I-V) characteristics of Cr (or Au) / a-Si:H Schottky structuresusing different back metal ohmic contacts (Al, Cr, Mg or combination of Al/Sb orMg/Sb) were measured in a wide temperature range (from 145-425 K) to find outthe temperature dependence of the ideality factor (η), barrier height (ÏB) and seriesresistance (Rs) for the different metal contacts used. The modified Richardsonconstant (A*) and barrier height were also determined by ploting thermionicemission saturation current as a function of temperature. It was found that whichmetals are the best for making ohmic and rectifying contact to intrinsic a-Si:H. TheI-V measurements were also repeated under illumination with different lightintensities (1014-1017 foton/cm2s). The ratio of forward to reverse currents werealso investigated as a function of light intensity.As the last part of this thesis, we were aimed to obtain MSM structure with thelowest serial resistance. For this purpose Mg/ a-SiN0,015:H/ a-Si:H/Au andMg/ a-Si:H/ a-SiN0,015:H/ Au hetero structures were prepared and characterized.
Benzer Tezler
- Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum filmlerde konuma bağımlı fotogerilim ölçümleri
Lateral photovoltage measurements in hydrogenated amorphous silicon
BANU ÇOMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN ÖKTÜ
DOÇ. DR. ALP OSMAN KODOLBAŞ
- Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum filmlerin optik katsayılarını belirlemede kullanılan deneysel yöntemlerin karşılaştırılması
Comparison of experimental methods used for determination of optical constants of hydrogenated amorphous silicon
GÜNGÖR TAYYAR
- Analysis of boron doped hydrogenated amorphous silicon carbide thin film for silicon heterojunction solar cells
Bor katkılı hidrojene amorf silisyum karbür katmanının silisyum heterojunction güneş pilleri için analizi
ARGHAVAN SALIMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
YRD. DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-azot (a-SiNx:H) alaşımı ince filmlerin optik ve elektrik özellikleri
Optical and electrical properties of hydrogenated amorphous silicon nitrogen (a-SiNx:H) alloy thin films
İLKER AY
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN TOLUNAY
- Hidrojenlendirilmiş silisyum-azot (a-Sinx : H) alaşımlarında kararlı ve geçici fotoiletkenlik ölçümleri
Başlık çevirisi yok
TAYYAR GÜNGÖR