Amorf silisyum katkılı schottky diyotların optik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation optical and electrical properties of amorphous silicon doped schottky diodes
- Tez No: 297047
- Danışmanlar: PROF. DR. KUBİLAY KUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 192
Özet
Çağdaş iletişim teknolojisi, iki temel bölümle tanımlanabilir: bir yanda mikroişleyiciler (microprocessors), öteyandan da çevre birimleri (insan-makina ara yüzünü oluşturan giriş ve çıkış birimleri). Mikroişlemcilerin gelişmesi tek kristal silisyum üzerinde gitgide minyatürleşen tümdevrelerle sürerken, giriş-çıkış birimleri büyük boyutlu kalarak geliştiriliyorlar. Klavye, yazıcı, belge okuyucu ve kopyalayıcı, elektronik gösterim gibi birimlerden oluşan çevre birimlerinin gerektirdiği teknoloji, geniş yüzeyli mikroelektronik teknolojisi diye adlandırılmaktadır. Bunun için gerekli 20-25cm boyutlarında elektronik malzeme, ancak ince film biçiminde elde edilebilir ve giderek ucuz taban üzerinde elde edilebildiği ölçüde de kabuledilebilir maliyette üretilebilirler.Bilindiği gibi, yarıiletkenleri, aygıt üretiminin temeli yapan özelliklerinin başında, iletimi sağlayan serbest elektrik yükü taşıyıcılarının, hem türlerinin (n yada p) hem de miktarlarının denetimli biçimde ayarlanabiliyor olması yatmaktadır. Oysa amorf silisyum (a-Si) filmler, önlenemez sarkık bağlı yapılarından dolayı, yasak enerji aralığı ortalarına doğru 1020 cm-3eV-1 gibi yüksek yoğunlukta yerelleşmiş derin durum yoğunluğu dağılımı içerirler; böylece olası katkı atomlarının sağlayabileceği fazlalık serbest elektronlar bu derin tuzaklar tarafından yakalanarak etkin katkılanma önlenmiş olur. Dolayısıyla iletkenliğinin türü ve miktarı denetlenemiyen bir yarıiletkenin teknolojik öneminin sınırlı olduğu açıktır. Amorf silisyum filmlerinin bu tıkanıklığı, sarkık bağların hidrojenle doyurulmasıyla aşılmıştır. Yaklaşık %10 hidrojenle alaşımlaştırılan a-Si filmlerde, sarkık bağların hidrojenle doyurulmalarından dolayı derin yerel durum yoğunluğu yaklaşık 105 kez azalmaktadır, başka bir deyişle neredeyse bambaşka bir film oluşmaktadır. Bu hidrojenlenmiş amorf silisyum (a-Si:H) filmlerde her tür ve miktarda katkılama yapılabildiğinden elektronik aygıt üretiminde önü açılmaktadır. Öteyandan, kristal silisyuma göre, yasak enerji aralığı yaklaşık %60, optik soğurma katsayısı ise 10-20 kez büyüdüğünden, hem ışık duyarlılığı insan gözünün etkili olduğu görünür bölgeye taşınmakta, hem de belli bir foton miktarı soğurmak için çok daha ince malzeme yeterli olmaktadır. Düşük taşıyıcı hareketliliği ve optik yıpranma sorunlarına karşın a-Si:H filmler, optik özellikleri zayıf olan kristal silisyumun bu açığını büyük ölçüde kapatmaktadır. Ayrıca germanyum, karbon, azot... gibi elementlerle alaşım yapabilen hidrojenlenmiş amorf silisyum filmlerin yasak enerji aralığı kızıl altından mor ötesine kadar ayarlanabilmekte ve geniş yüzeyli optoelektronik uygulamalara yol açmaktadır. Bunlarla birlikte son zamanlarda yapılan çalışmalar incelendiğinde, a-Si:H filmler HIT türü güneş pili çalışmalarında temel yarı-iletken olduğu görülmektedir.Böylece, a-Si:H filmler, ilginç özelliklerinin yanında, mevcut mikro/nano-elektronik malzemelerle (tek kristal Si, SiO2 , Si 3N4...) uyumlu olması, düşük sıcaklıklarda çok katlı yapılara girebiliyor olması, günümüzde“amorf silisyum teknolojisi”diye adlandırabilecek bir teknolojinin temel malzemesini oluşturmaktadır.Hidrojenlenmiş amorf silisyum (a-Si:H) filmlerin hazırlığında kullanılan teknikler ve parametreler malzemenin istenilen özelliklerde oluşması için önemli bir rol oynamaktadır. a-Si:H filmlerin oluşturulması için plazma destekli kimyasal buhar biriktirme sistemi (PECVD) kullanılacaktır. Bu sistem plazma reaktörü ve gazların bulunduğu kabinlerden oluşmaktadır. Bu sistemde, a-Si:H film üretimi için başlıca gaz silan (SiH4) gazıdır. Sistemin çalışması basınç, sıcaklık, güç ve kaynak gazların akış oranı gibi büyütme parametrelerinin itinalı ve dikkatli bir biçimde kontrolü zorunludur. Bu parametreler büyütülen filmin yapısal, elektronik ve optik özelliklerini tamamıyla etkilemektedir. Yöntemler kısmında, filmlerin üretimi ve inceleme araçları hakkında daha detaylı bilgiler verilecektir.Bu çalışmada, PECVD yöntemiyle a-Si:H filmler, cam, metallenmiş cam ve silisyum altlıklar üzerine simultane olarak ilk önce katkısız daha sonra da fosfor (n türü) ve bor (p türü) katkılı olarak büyütüldü. Elde edilen numulerdeki optik sabitler (film indisi, yasak enerji aralığı, soğurma katsayısı vb.) UV-Visible yansıma-geçirme spektroskopisiyle elde edilerek, yapısal özellikler ise IR spektrumlarıyla açığa çıkarıldı. Çeşitli altlıklar üzerine büyütülen a-Si:H filmlerin metallenmesi sonucu kontaklar üretilerek, ilk önce bu kontakların türü, yani ?ohmik? yada ?Schottky? belirlendi, daha sonrada elde edilen aygıtın akım iletim mekanizmaları akım gerilim (I-V) deneylerince ortaya konuldu. Bunların yanısıra, filmlerin yük tutma kabiliyetleride admittans tekniğiyle belirlendi.
Özet (Çeviri)
The hardware of modern information system can be divided into two categories: Electronic processors (microelectronics) and input/output devices. The improvement of processors has been associated with continuous miniaturization on crystalline silicon chips. Therefore integrated circuit technology develops as electronic processors with gradually reducing device dimensions (Submicron). On the other hand, input/output devices have to continue to be of large dimensions. Electronic displays, printers, keyboards or document scanners require electronics technology with large formats, which is called large area electronics. Each of these applications requires an electronic device, whose size matches the interface with human activity ? either a display screen or a sheet of paper- with typical dimensions of 25 cm or larger. Therefore economic fabrication of large area electronic devices requires homogeneous materials with larger size.Amorphous silicon and its alloys, apart from the fundamental importance in theoretical point of view, they are building stone of today?s large area opto-electronics in the relevant market. These large area devices have to stay large in dimensions as a necessity of man/machine interface such as image sensors, document scanners, electronic displays, printers etc. The crystalline silicon based conventional microelectronics could not satisfy the requirements of these large area opto-electronic devices due to both its poor optical properties and limited dimensions. The solutions developed on the semiconductors other than the crystalline silicon have created mismatching problems with the existing silicon based microelectronic structures.Amorphous silicon whose huge amount of dangling bond states around midgap energy region (1020 cm-1eV-1) are reduced to minute amount (1015 cm-1eV-1) by the hydrogen compensation process, becomes able to be selectively doped both n and p types leading to a large number of practically useful devices such as p-n, p-i-n, Schottky diodes etc. As device feasibility of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) has been achieved, the above mentioned two main drawbacks of crystalline silicon (c-Si), (namely poor optical properties and limited geometrical area or too high cost of material), are tried to be solved nowadays by this a-Si:H films. As for the optical weakness of c-Si the optical gap of a-Si:H is widened up to the visible region ( ? 1.75 eV) leading to the photoconductivity spectrum, shifted to shorter light wavelength compared with crystalline silicon. In other words, the a-Si:H spectrum coincides better with the sensitivity range of human eye (the alloying ability of a-Si:H with Ge, Sn, C, N and O creates a flexibility of adjusting the optical gap from IR to UV). Moreover, the optical absorption of a-Si:H is about 20 times larger than that of c-Si. On the other hand, a-Si:H seems to be a solution to the large area problem of crystalline silicon because it can be deposited at low temperature (
Benzer Tezler
- Effects of illumination on hydrogenated amorphous silican based junctions
Hidrojenleşmiş amorf silisyum tabanlı eklemler üzerinde aydınlatmanın etkisi
HÜLYA ATMACAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL ATILGAN
- Preparation and characterization of silicon thin films
Silisyum ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
İSMAİL ATILGAN
Doktora
İngilizce
1993
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM KATIRCIOĞLU
- Design, fabrication and characterizations of n-Si columnar structures for solar cell applications
Nano-Si kolon yapılarının güneş pili uygulamarı için tasarlanıp, üretilip, karakterize edilmesi
AYŞEGÜL DEVELİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Modeling and simulation of thin-film solar cells
İnce-film güneş pillerinin modellenmesi ve simülasyonu
BASHIR ABDULLAHI BABA
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMelikşah ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN ÖZGÜR
- Hidrojene edilmiş amorf silisyum tabanlı ince film transistör piksel üretimi ve elektriksel karakterizasyonu
Fabrication and electrical characterization of hydrogenized based amorphous silicon thin film transistor pixels
ÇAĞLA SELALMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN ÖZDEMİR
DR. SEMA MEMİŞ