The preparation of Au/Zn-nanoparticle-doped PVA/n- SiC (MPS) structures and the investigation of their electrical and dielectric properties as function of frequency and temperature using impedance spectroscopy method
Au/Zn-nanoparçacıkla-katkılı PVA/n- SiC (MPS) yapıların hazırlanması ve elektrik ile dielektrik özelliklerinin empedans spektroskopi metodu kullanılarak frekans ve sıcaklığa bağlı incelenmesi
- Tez No: 486924
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ KÖKCE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: MS and MPS yapılar, Zn-katkılı PVA arayüzey tabakasının passivasyon etkisi, yüzey durumları, negative kapasitans, iletim mekanizması, engel yüksekliği, engel homojensizliği, double Gaussyen dağılım, elektrik ve dielektrik karakteristikler, elektrik modulu, MS and MPS structures, Passivation effect of Zn-doped PVA interlayer, surface states, negative capacitance, conduction mechanism, barrier hight, barrier inhomogeneties, double Gaussian distribution, electric and dielectric characteristics, electric modulules
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Zn-katkılı PVA arayüzey tabakasının, yüzey durumlarının yoğunluğunun )Nss)ve seri direncin Rs elektriksel ve dielektrik karakteristikler üzerindeki etkisinin ayrıntılı bilgisini elde etmek için, hem arayüzey tabakasız ve hem de arayüzey tabakalı( Znkatkılı PVA( Au/n-SiC (MS) yapısı üretildi. Bu çalışmada, 50 nm kalınlığa sahip Zn katkılı PVA nano-fiber arayüz tabakası elektro-spin yöntemi ile n-SiC üzerine biriktirildi. Empedans spektroskopisi yöntemi ile frekans, gerilim ve sıcaklığın fonksiyonu olarak elektrik ve dielektrik özellikleri araştırıldı. İdealite faktörü (n), engel yüksekliği (BH), seri direnç (Rs) ve doğrultma oranı (RR) gibi temel elektriksel parametreleri değerlendirildi ve aynı zamanda enerjiye bağlı yüzey durumlarının (Nss) profili, voltaja bağlı BH ve n hesaba katılarak doğru beslem akım-volaj (I-V) verilerinden elde edildi. MS ve MPS yapıları için birikim bölgesinde gözlenen negatif kapasitans (NC) kaynakları da değerlendirildi. Kapasitans-voltaj (C-V)ve iletkenlik-voltaj (G/ω-V) veri ölçümlerinden voltaja bağli Rs ve Nss profilleri sırasıyla, düşük– yüksek frekeuns (1kHz -1MHz) Nicollian-Brews yöntemi kullanılarak elde edildi. Ek olarak, (Au / % 7 Zn-katkılı PVA / n-4H-SiC) (MPS) yapılarının akım-iletim mekanizmaları (CTM), (100-320 K) sıcaklık bölgesinde doğru beslem akım-voltaj (IV- T) ölçümleri uygulanarak incelendi. Düşük gerilim bölgesi (LBR) (0.05V≤0.4V) ve orta gerilim bölgesine (MBR) (0.4≤V≤0.8V) tekabül eden, lnI-V çiziminden her sıcaklık için iki ayrı doğrusal bölge elde edildi. Ters doyum akımı I0, n, sıfır beslem engel yüksekliği ФB0 ve Rs değerleri güçlü bir sıcaklığa bağımlılık gösterdi. BH'nin double Gauss dağılımı, sırasıyla düşük sıcaklık bölgesi (LTR) (100-200 K) ve yüksek sıcaklık bölgesinde (HTR) (220- 320 K), LBR ve MBR için n' ye karşı ФB0, q/2kT ye karşı ФB0 ve q/2kT ye karşı (n-1-1) grafiklerinden elde edildi. Özellikle MBR'deki (nT) veya (nKT/q)' nin değerleri neredeyse sabit bulunmakta olup, bu durum alan emisyon FE teorisinin, diğer transport mekanizmalarından ziyade yük transport mekanizmasının CTM mümkün olabileceğini gösterir. Ayrıca, düşük sıcaklıklarda n'nin daha yüksek değerleri sadece FE teorisi ile açıklanamaz. LBR için Ф̅ 𝐵0 ve A* değerleri, bu grafiklerin eğimleri ve düşey ekseni kestiği değerlerden sırasıyla LTR'de 0.730 eV, 114.12 A.cm-2K-2 ve HTR'de 1.304 eV, 97.33 A.cm-2K-2 olarak hesaplandı. Buna karşılık aynı değerler MBR için sırasıyla LTR'de 0.687 eV, 144.97 A.cm-2K-2ve HTR'de 1.165 eV, 122.11 A.cm-2K-2 olarak hesaplandı. LTR'de MBR için A*' ın değerleri, n-4H-SiC'nin teorik değerini temsil eden 146 A.cm-2K- 2'ye yaklaşır. Sonuç olarak, Au/%7Zn katkılı PVA/n-4H-SiC MPS yapısındaki CTM, BH'lerin çift GD'si ile TE mekanizmasına dayanılarak açıklanabilir. Bu çalışmanın son bölümünde, 1 MHz'de geniş bir voltaj ve sıcaklık aralığında, dielektrik sabiti (ε'), dielektrik kaybı (ε“), dielektrik kayıp tanjantı (tanδ), elektrik modülünün gerçek ve sanal kısımları (M') ve (M”) ve alternatif akım iletkenlik (σac) değerleri üzerindeki etkisi hesaplanmıştır. Bu sonuçlar, özellikle tükenme ve birikim bölgelerinde sıcaklık ve uygulanan ön beslemin önemli bir etkisini göstermektedir. Negatif kapasitans NC davranışı (C-V-T)'de dolayısıyla (ε'-T) grafiklerinde seri direnç, arayüz durumları ve arayüzey tabakası nedeniyle özellikle yüksek doğru beslemlerde tüm sıcaklıklar için negatif değerli gösterilmiştir. ε'' nün deneysel değerleri artan sıcaklıkla artış gösterir, ayrıca ε“, tanδ ve elektrik iletkenliği σac özellikle (T=230K) den daha yüksek sıcaklıklarda (0.5V) önbeslem bölgesinde sıcaklıkla yükselir. M' and M”, Nss, dipol kutuplanması, Rs ve arayüzeyin varlığından dolayı kuvvetli bir sıcaklık bağımlılığı gösterir. Bu nedenle Au / Zn nanopartikülleri PVA/n-4H-SiC (MPS) yapısının dielektrik karakteristikleri ve ac iletkenliğinin hem sıcaklığa hemde voltaja bağlı olduğunu ifade edebiliriz.
Özet (Çeviri)
In order to obtain the detailed information of the effect of (Zn-doped PVA) interfacial layer, density of surface states (Nss) and series resistance (Rs) on electrical and dielectric characteristics, Au/n-SiC (MS) structure with and without (Zn- doped PVA) interfacial layer were fabricated. In this work, Zn doped PVA nano- fiber with interfacial layer of 50 nm thickness was deposited by electro-spinning method. Their electrical and dielectric properties as function of frequency, voltage and temperature have been investigated by using impedance spectroscopy method. The main electrical parameters such as ideality factor (n), barrier height (BH), Rs and rectification rate (RR) were evaluated and the energy dependent profile of surface states (Nss) was also obtained from the forward bias current-voltage (I-V) data by taking into account voltage dependent BH and n. The sources of observed negative capacitance (NC) at the accumulation region for the MS and MPS structures were also evaluated. From capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G/ω -V) data measurements, the profile of Rs and Nss were also investigated depending on the voltage for low (1 kHz) and high frequency (1 MHz) by using Nicollian-Brews method respectivly . In addition, the charge transport mechanisms (CTMs) of the Au/ (7%Zn-doped PVA)/n-4H-SiC (MPS) structures were studied by applying forward bias currentvoltage (I-V-T) measurements in a temperature domain of (100-320 K). Two distinct linear regions for each temperature were obtained from lnI-V plot which are corresponding to low barrier region (LBR) (0.05V≤0.4V) and moderate barrier region (MBR) (0.4≤V≤0.8V), respectively. The reverse-saturation current (I0), n, zero-bias barrier height (ФB0) and structure resistance (Ri) show a strong temperature dependendence. Double Gaussian distribution (DGD) of BH was obtained from ФB0 vs n, ФB0 vs q/2kT and (n-1-1) vs q/2kT plots for LBR and MBR at low temperature (LTR) (100-200 K) and high temperature regions (HTR) (220-320 K), respectively. The values of (nT) or n(kT/q) especially at MBR are found almost constant indicating that the field emission (FE) theory is possible CTM rather than other transport mechanisms. Also, the higher values of n at low temperatures can not be explained only by FE theory.Ф̅ 𝐵0 and A* values for LBR were calculated from the iv values of the slope and intercept of these plots as 0.730 eV, 114.12 A.cm-2K-2 at LTR and 1.304 eV, 97.33 A.cm-2K-2 at HTR, while for MBR, as 0.687 eV, 144.97 A.cm- 2K-2 at LTR and 1.165 eV, 122.11 A.cm-2K-2 at HTR, respectively. The values of A* for MBR at LTR approach to the 146 A.cm-2K-2which represent the theoretical value of for n-4H-SiC. As a result the CTM in Au/ (7%Zn-doped PVA)/n-4H-SiC (MPS) structure can be explained on the base of TE mechanism with the double GD of BHs In the last part of this study, the effect of voltage and temperature on the values of dielectric constant (ɛ'), dielectric loss (ɛ“), tangent loss (tan δ), real and imaginer part of electric modulas (M' and M”) and AC conductivity (σac) were calculated at 1 MHz and large voltage and temperature range. These results show a considerably effect of temperature and applied bias voltage especially in depletion and accumulation regions. Negative capacitance (NC) behavior has shown in C–V-T; hence ε'–T plots for all temperatures with negative value especically at high forward biases due to the series resistance, interface states and interfacial layer. The experimental values of ɛ' shows an incerasing with temperature increasing furthermore, ɛ“, tan δ and σac show an increasing espically at higher temperature than T= 230K at 0.5 V forward bias region. M' and M”show a strong temperature and applied voltage dependence due to the existence of Nss, dipole polarizations, Rs and interfacial layer. Thus, we can say that the dielectric characteristics and ac conductivity of Au/ modified Zn-doped PVA doped/ n-4H-SiC (MPS) structure has a strong function of temperature and voltage.
Benzer Tezler
- Preparatıon of metal nanopartıcles modıfıed polymer fılm electrodes; theır characterızatıons and applıcatıons
Metal nano parçacik modi̇fi̇ye poli̇mer fi̇lm elektrotlarin hazirlanmasi, karakteri̇zasyonu ve uygulamalari
ŞÜKRİYE ULUBAY KARABİBEROĞLU
- Au/(Zn-Katkılı) polivinil alkol/n-GaAs yapıların hazırlanması ve akım-iletim mekanizmalarının geniş bir sıcaklık aralığında incelenmesi
The preparation of Au/(Zn-Doped) polyvinyl alcohol/n-GaAs structures and the investigation of their current-transport mechanisms in the wide temperature
HÜSEYİN TECİMER
Doktora
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Au/(Co, Zn-katkılı) polivinil alkol/n-Si schottky engel diyotlarının hazırlanması ve elektriksel özelliklerinin aydınlatma şiddetine bağlı incelenmesi
The preparation of Au/polyvinyl alcohol (Co, Zn-doped)/n-Si schottky barrier diodes and the investigation of their electrical characteristics as a function of illumination intensity
HABİBE USLU
Doktora
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Tuning electron transport in metal films and graphene with organic monolayers
Başlık çevirisi yok
DERYA ATAÇ
- Farklı gaz fazı bileşimlerinin kompleks metalik cevherlerin flotasyonu üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the different gas-phase compositions on the flotation of complex metallic ores
GÖKHAN ERÇELİK
Doktora
Türkçe
2023
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLGİN KURŞUN ÜNVER
