Geri Dön

Al/SiO2/p-Si (MYY) yapıların akım iletim mekanizması ve elektriksel özelliklerinin sıcaklığa bağlı incelenmesi

The investigation of temperature dependence current-conduction mechanism and electrical characteristics of Al/SiO2/p-Si (MIS) stuctures

  1. Tez No: 233940
  2. Yazar: DİLBER ESRA YILDIZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2008
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 120

Özet

Al/SiO2/p-Si metal-yalıtkan-yarıiletken (MYY) yapıların/Schottky diyotların akım-voltaj (I-V), kapasitans-voltaj (C-V), kondüktans-voltaj (G/w-V) karakteristikleri, 80-400 K sıcaklık aralığında ölçüldü. Termiyonik emisyon (TE) teorisine göre; I-V karakteristiklerinden elde edilen sıfır beslem engel yüksekliği ( ? Bo) ve idealite faktörünün (n) sıcaklığa bağlı olduğu gözlendi. ? Bo'nin artan sıcaklıkla artmasına karşın n'nün azalmakta olduğu gözlendi. Aynı zamanda aktivasyon enerjisi / Richardson grafiğinin oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda doğrusallıktan saptığı gözlendi. Bu şekildeki davranış, Al/p-Si arayüzeydeki Schottky engel homojensizliğine atfedildi. Bu engel homojensizliğinin bir Gaussian dağılım (GD) gösterdiğine delil elde etmek için ? Bo- q/2kT grafiği çizildi ve bu grafikten ortalama engel yüksekliği = 1.136 eV, standart sapmanın ise ? o= 0.159 V civarında olduğu gözlendi. Böylece modifiye edilen [ln(Io/T2)-q2 ? o2/2k2T2]-q/kT grafiğinden, ve Richardson sabiti A* değerleri sırasıyla, 1.138 eV ve 37.23 Acm-2K-2 olarak elde edildi. Bu değer p-Si için bilinen 32 A K-2cm-2 teorik Richarson sabiti değerine oldukça yakındır. Sonuç olarak, Al/SiO2/p-Si (MIS) yapıların doğru-beslem I-V karakteristiklerinin sıcaklığa bağlılığı, engel yüksekliklerinin TE mekanizması temelinde bir GD ile başarılı bir şekilde açıklanabileceği görüldü. Ayrıca Al/SiO2/p-Si Schottky diyotlarının C-V ve G/w-V karakteristikleri, seri direnç (Rs), arayüzey durum yoğunluğu (Nss) dikkate alınarak 80-400 K sıcaklık ve, ? 8 V voltaj aralığında 1 MHz için incelendi. Deneysel sonuçlardan, seri dirençten dolayı doğru beslem C-V grafiğinin bir pik verdiği ve bu pik pozisyonunun artan sıcaklıkla pozitif voltaja doğru kaymakta olduğu gözlendi. C-V ve G/w-V ölçüm sonuçlarından, Nss ve Rs değerlerinin MYY yapının elektriksel özellikleri üzerinde oldukça etkili olduğu gözlendi. MYY yapının G/w-V eğrilerinde, belirgin bir voltaj değerinde gözlenen kesişme ideal bir MYY davranışa göre beklenmeyen bir durumdur. Buna ilaveten, MYY yapının ters ve doğru beslemde ölçülen yüksek frekans (1 MHz) C ve G/w değerleri, gerçek C ve G/w değerlerini elde etmek için seri direnç etkisi dikkate alınarak düzeltildi.

Özet (Çeviri)

The current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/w-V) characteristics of Al/SiO2/p-Si metal-insulator-semiconductor (MIS) structure/ Schottky diodes were measured in the temperature range of 80-400 K. The calculated zero bias barrier height ( ? Bo) and the ideality factor (n) values according to thermionic emission (TE) theory show strong temperature dependence. While ? Bo increases, n decreases with increasing temperature. The activation energy obtained from Richardson plot deviated from linearity under room temperatures. Such behaviour is attributed to inhomogeneties of Schottky barrier by assuming a Gaussian distribution (GD) of barrier heights (BHs) at Al/p-Si interface. We attempted to draw a ? Bo vs q/2kT plot to obtain evidence of a Gaussian distribution of the BHs and the values of = 1.136 eV and ? o= 0.159 V for the mean BH and standard deviation at zero bias, respectively, have been obtained from this plot. Thus, the modified [ln(Io/T2)-q2 ? o2/2k2T2] vs q/kT plot gives and A* as 1.138 eV and 37.23 Acm-2K-2, respectively. This value is very close to the theoretical value of 32 A K-2 cm-2 for p-type Si. Hence, it has been concluded that the temperature dependence of the forward I-V characteristics of the Al/SiO2/p-Si structure can be successfully explained on the basis of TE mechanism with a GD of the BHs. The forward and reverse bias C-V and G/w-V characteristics of Al/SiO2/p-Si MIS Schottky diodes have been investigated by considering the effect of the series resistance (Rs) and surface states (Nss) over a wide temperature and the voltage range of 80-400 K and ? 8 V, respectively, at 1 MHz. It is found that in the presence of series resistance, the forward bias C-V plots exhibits a peak, and experimentally shown that the peak positions shift towards higher positive potentials with increasing temperature. The C-V and G/w-V characteristics confirm that the Nss and Rs of the diode are important parameters that strongly influence the electrical parameters in (Al/SiO2/p-Si) MIS Schottky diodes. The crossing of the G/w-V curves appears as an abnormality when seen respect to the behavior of ideal MIS Schottky diode. In addition, the high frequency C and G/w values measured under both reverse and forward bias were corrected for the effect of series resistance to obtain the real diode capacitance.

Benzer Tezler

  1. AI-SiO2-pSİ (MYY) güneş pillerinin sıcaklığa bağlı elektriksel karakteristikleri

    Başlık çevirisi yok

    CANAN TEMEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL

  2. Al-siox-psi aygıtların ve güneş pillerinin elektriksel karakteristikleri

    Electrical characteristics of al-siox-psi devices and solar cells

    ŞEMSETTİN ALTINDAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATİLLA ÖZMEN

  3. 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

    Türkçe

    2008

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. AKİF ÖZBAY

  4. Al/SiO2/p-Si (MIS) tipi foto diyotların elektriksel özelliklerinin incelenmesi

    The investigations of electrical properties of Al/SiO2/p-Si (MIS) type photo diodes

    MUHAMMED MUSTAFA USLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    EnerjiKarabük Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ÖZKAYMAK

  5. Al/SiO2/p-Si (MIS) yapıların elektrik karekteristiklerinin frekansa bağlı incelenmesi

    The investigation of frequency dependent electric characteristics of Al/SiO2/p-Si (MIS) structures

    AHMET KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL