Cr/Si Schottky eklemlerin elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Electrical properties of Cr/Si Schottky diodes
- Tez No: 245125
- Danışmanlar: PROF. DR. KUBİLAY KUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Cr/Si metal-yarıiletken (MS) kontaklar, kimyasal olarak temizlenmiş olan n-Si(100) ve p-Si(111) altlıklar üzerine elektron demeti buharlaştırma metodu kullanılarak hazırlandı. Üretilen Cr/Si MS yapıların sıcaklığa bağlı karanlıkta akım-gerilim karakteristikleri alındı ve bu akım-gerilim karakteristiklerinden diyot parametreleri (idealite faktörü, bariyer yüksekliği) ve aktivasyon enerjisi elde edildi. Ayrıca bu eklemlerin oda sıcaklığında aydınlıkta ve karanlıkta akım-gerilim karakteristikleri alınıp fotovoltaik özellikleri incelendi. Cr/Si Schottky diyotların frekansa ve sıcaklığa bağlı kapasitans-gerilim karakteristikleri incelendi ve buradan ND katkılama miktarı ve bariyer yükseklikleri elde edildi. Çalışmanın son aşamasında Cr/Si Schottky diyotların performansını arttırmak için çeşitli sıcaklıklarda (400-500-600ºC) tavlama işlemine tabii tutuldu ve bu işlemin diyotun elektriksel ve fotovoltaik özelliklerine etkisi incelendi.Sıcaklığa bağlı akım-gerilim ölçümlerinden elde edilen bariyer yüksekliği ile kapasitans-gerilim ölçümlerinden elde edilen bariyer yükseklik değerleri kıyaslandı. Bu kıyaslama sonucunda akım-gerilim datalarından elde edilen bariyer yüksekliğinin sıcaklıkla arttığı, kapasitans-gerilim datalarından elde edilen bariyer yüksekliğinin ise sıcaklıkla azaldığı gözlendi. Cr/n-Si için; I-V eğrilerinin 300-380 K sıcaklık aralığında elde edilen bariyer yüksekliği 0.87-1.08 eV arasında değişmekteyken, idealite faktörün değişiminin ise 1.65-1.14 arasında olduğu gözlendi. C-V eğrilerinin 360K sıcaklık için bariyer yüksekliği 0.86 eV olarak bulundu. Cr/p-Si için ise I-V eğrilerinden 300-380 K sıcaklık aralığında elde edilen bariyer yüksekliğinin değeri 0.85-1.05 eV arasındadır, idealite faktörü değeri ise 1.63-1.46 arasında değer almaktadır. C-V datalarından 300-360K sıcaklık aralığında elde edilen bariyer yüksekliği 1.5-0.87 eV arasında değişmektedir. Tavlama sonrası numunelerin diyot özelliklerinin kötüleştiği gözlendi.Schottky eklemlerin karanlıkta alınan akım-gerilim karakteristiğinden, kat doğrultucu özellik gösterdiği belirlendi. Termoiyonik emisyon modelini göz önüne alındığında, Cr/Si eklemlerin doğru yöndeki iletim mekanizmalarının düşük elektrik alan bölgesinde Cr/n-Si eklemler için omik, Cr/p-Si eklemler için Schottky alan emisyonu iletim mekanizmasının etkin olduğu belirlendi. Yüksek elektrik alan bölgesinde ise Cr/n-Si ve Cr/p-Si eklemler için SCLC (Space Charge Limited Current) iletim mekanizmasının baskın olduğu ortaya çıkarıldı.Tavlama öncesi Cr/Si Schottky diyotların aydınlıkta alınan I-V karakteristiklerinin incelenmesiyle iyi fotovoltaik parametrelere sahip oldukları gözlenmiştir. En iyi fotovoltaik parametreleri Cr/p-Si MS türü yapılarda gözlendi (Isc=44.5 ?A, Voc=370 mV). Tavlama sonrası ise yine Cr/p-Si MS yapılar en iyi fotovoltaik özelliklere 600ºC tavlama sıcaklığında elde edildi(Isc=138.8 ?A, Voc=268 mV).
Özet (Çeviri)
Cr/Si metal semiconductor (MS) contacts were prepared on chemically cleaned n-Si(100) and p-Si(111) substrates by using electron-beam evaporation method. Produced MS structures were examined by dc current-voltage characteristic under various constant temperatures infer both fundamental diode parameters (ideality factor, barrier height) and current flow mechanism through determining activating energy. Moreover, I-V characteristics were also investigated under dark and light conditions at room temperature so that photovoltaic behavior of the structures can be studied. The frequency/temperature dependent ac capacitance-voltage (C-V) characteristic of Cr/Si Schottky diodes were reported and doping density and barrier height of the structure were obtained from the slope and its intercept on the voltage axis of 1/C2 vs VG plot, respectively. As a step of study, Cr/Si Schottky diodes were annealed at different temperatures (400-500-600ºC) in order to increase their performance and electrical/photovoltaic effects of this act were observed.Extracted barrier height from I-V and C-V curves were compared which exhibited decline behavior for the first one and increasing attitude fort he second as temperature increases, respectively. Specifically, the variates of barrier height of Cr/n-Si extracted from I-V curves, was in the range of 0.87-1.08 eV, whereas the ideality factor lied between 1.65 to 1.14 for the studied temperature interval (300-380K). Similarly, for Cr/p-Si, the range were in between 0.85-1.05 eV and 1.63-1.46, respectively. On the other hand, barrier height obtained from C-V curves were consistent with the ones from I-V curves. Remarkably, annealing (heat treatment) deteriorate the diode parameters unexpectedly.The Schottky contacts? at hand have rectifying features, determined from I-V measurement under dark condition. As current flow mechanism, two bias regions were identified. Though different current flow mechanism exist in low applied bias voltage side (namely, Schottky emission for Cr/p-Si junction and ohmic mechanism for Cr/n-Si), SCLC was the common actual mechanism for both junctions at high bias voltage region.After examining the I-V characteristics of pre-annealing Cr/Si diodes in light condition, they exhibited good photovoltaic parameters. The best photovoltaic parameters were exposed by Cr/p-Si MS contact (Isc=44.5 ?A, Voc=370 mV). The best post-annealing photovoltaic parameter was shown by Cr/p-Si MS contact which was annealed at 600ºC (Isc=138.8 ?A, Voc=268 mV).
Benzer Tezler
- 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
KADİR ERTÜRK
Doktora
Türkçe
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİM DEREBAŞI
- 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
İLKER AY
Doktora
Türkçe
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN TOLUNAY
- Polimer arayüzey tabakalı ve tabakasız schottky engel diyotların elektriksel karakteristiklerinin karşılaştırılması
The comparison of electrical characteristics of schottky barrier diodes with and without polymer interfacial layer
ÇİĞDEM BİLKAN
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Metal (Au, Ni, Cr)/GO-Fe3O4 (NP)/ n-Si /Al heteroyapıların üretimi ve elektriksel özelliklerinin sıcaklığa bağlı olarak incelenmesi
Fabrication and investigation of electrical properties of Metal/GO-Fe3O4(NP)/n-Si/Al heterojunctions dependent on temperature
İLKNUR GÜMÜŞ
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR AYDOĞAN
- Katodik ark plazma işlemi ile CrSi2 yarıiletken filmlerin üretimi
CrSi2 semiconductor film production via cathodic arc plasma deposition
BERİL KOZÇAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN