Metal-yalıtkan-yarı iletken (MIS) yapılarda elektrik ve dielektrik özelliklerinin sıcaklık ve frekansa bağlı incelenmesi
The investigation of frequency and temperature dependent electrical and dielectric properties in metal-insulator-semiconductor (MIS) structures
- Tez No: 200024
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Bu çalışmada, termal oksidasyon yoluyla büyütülmüş, 32 à kalınlıklı biryalıtkan/oksit arayüzey tabakasına sahip metal-yalıtkan-yarıiletken (Al/SiO2/p-Si) MIS yapı, (100) yönelimli, 280 µm kalınlıklı ve 8 â¦.cm özdirençli bor katkılı(p-tipi) tek kristal silikon üzerine oluşturuldu. Doğru ve ters beslem kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/Ï-V) ölçümleri, oda sıcaklığında, seri dirençÏ(Rs), arayüzey durum yoğunluğu (Nss) dikkate alınarak 10 kHz-10 MHzfrekans, (-5 V) - (+5 V) voltaj aralığında incelendi. Deneysel sonuçlar hemelektrik hem de dielektrik parametrelerin oldukça güçlü bir şekilde frekans vevoltaja bağımlı olduğunu göstermektedir. Her frekans için, C-V eğrileri bir pikvermekte ve bu pikin büyüklüğü ve yeri frekansa bağlı olarak değişmektedir.Aynı zamanda Rs-V dağılım profili tüketim bölgesinde düşük frekanslar için birpik vermekte ve bu pik artan frekansla kaybolmaktadır. Dielektrik sabiti ε' vedielektrik kayıp ε'' değerleri artan frekansla azalırken ac elektriksel iletkenlikÏac ise artmaktadır. Arayüzey durumları, özellikle düşük frekanslarda acsinyalini rahatlıkla takip edebildiğinden dolayı ilave bir kapasitans ve iletkenlikdeğeri sağlamakta ve bu katkı gevşeme zamanı ve uygulan ac sinyalininfrekansına bağlıdır.laveten, 53 à kalınlıklı yalıtkan arayüzey tabakasına sahip MIS yapının,dielektrik ve elektriksel özellikleri frekans ve sıcaklığa bağlı olarak 10 kHz-1MHz frekans ve 300-400 K sıcaklık aralığında incelendi. Dielektrik sabiti ε',dielektrik kayıp ε'' ve kayıp açı tanδ değerlerinin artan sıcaklıkla arttığı fakatδartan frekansla azalmakta olduğu gözlendi. AC elektriksel iletkenliğin (Ïac) iseÏhem frekans hem de sıcaklıkla artmakta olduğu gözlendi. Aktivasyon enerjisideğerleri hesaplandı ve elektriksel ölçümlerden elde edilen aktivasyon enerjisideğerleriyle iyi uyum içinde olduğu gözlendi. Sonuç olarak, C-V ve G/Ï-VÏölçüm sonuçları, Nss ve Rs değerlerinin MIS yapının hem elektriksel hem dedielektriksel özelliklerini önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir.Anahtar Kelimeler : MIS yapı, elektriksel ve dielektrik özellikler, yalıtkan tabakaarayüzey durumları, seri direnç, ac elektriksel iletkenlik,elektrik modülleri
Özet (Çeviri)
In this study, metal-insulator-semiconductor (Al/SiO2/p-Si) MIS structure withinsulator layer thick 32 à , which growth by thermal oxidation have beenfabricated on boron doped (p-type) single crystal silicon wafer with (100)surface orientation, 280 µm thick and 8 â¦.cm resistivity. The forward andreverse bias capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/Ï-V)Ïcharacteristics of these structures have been investigated taking into account theeffect of the series resistance (Rs) and surface states (Nss) over a wide frequencyand the voltage range of 10 kHz-10 MHz and (-5 V) - (+5 V), respectively, atroom temperature. Experimental results show that both electrical and dielectricparameters were strongly frequency and voltage dependent. For eachfrequency, the C-V plots show a peak and the change in frequency has effect onboth the intensity and position of the peaks. Also the distribution profile of Rs-Vplot gives a peak in the depletion region of low frequencies and disappears withincreasing frequencies. The dielectric constant (ε') and dielectric loss (ε'') arefound to decrease with increasing frequency while ac electrical conductivity(Ïac) is increased. The surface states can easily follow the ac signal especially atÏlow frequencies and yield an excess capacitance and conductance, whichdepends on the relaxation time of Nss and frequency of the applied ac signal.In addition, dielectric properties and electrical conductivity the MIS structurewith insulator layer thick 53 à were studied in the frequency and temperaturerange of 10 kHz-1 MHz and 300-400K, respectively. The values of ε', ε'' andtanδ were found to increases with increasing temperature and decrease withincreasing frequency. Also the electrical conductivity (Ïac) is found to increaseÏfrequency and temperature. The activation energy values were evaluated and agood agreement between than activation energy values obtained fromconductivity measurements. In conclude that, both frequency and temperaturedependent C-V and G/Ï-V characteristics confirm that the Nss and Rs of theÏMIS structure are important parameters that strongly influence both theelectrical and dielectric properties of MIS structures.Key Words : MIS structures; Electrical and dielectric properties; Insulatorlayer, Surface states, Series resistance; ac electrical conductivity;electric modulus
Benzer Tezler
- Farklı kalınlıklarda al2o3 arayüzey tabakasının metal-yarıiletken yapılara eklenmesi ile dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Dielectric properties investigation of metal-semiconductor structures by adding al2o3 interlayer in different thicknesses
BİLAL ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERHAT ORKUN TAN
- Metal-yalıtkan-yarıiletken yapıların elektriksel özelliklerinin frekans ve sıcaklığa bağlı incelenmesi
The investigetion of frequency and temperature dependence of electrical properties of metal-insulator-semiconductor structures
FARUK KİRAZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ADNAN TATAROĞLU
- Metal-yalıtkan-yarıiletken (MYY) yapılarda akım iletimi ve sığa özellikleri
Current transport and capacity properties in metal-insulator-semiconductor (MIS) structure
YUNUS BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN ÖZER
- Al/SiO2/p-Si (MIS) yapılarda temel fiziksel parametrelerin frekansa ve radyasyona bağlı incelenmesi
The investigation of frequency and radiation dependent of main physical parametres of Al/SiO2/p-Si (MIS) structures
İLKE TAŞÇIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Bölümü
YRD. DOÇ. DR. AKİF ÖZBAY
- Metal/TiO2/c-Si/metal yapılarında yüzey şartlarının elektriksel belirtkenler üzerindeki etkisi
The effects of surface states on the electrical characteristics of metal/TiO2/c-Si/metal structure
OSMAN PAKMA
Doktora
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMİ SERİN