Fabrication and characterization of nuclear radiation sensing field effect transistors (NurFETs) with high-K dielectrics
Yüksek-K dielektrikli alan etkili nükleer radyasyon dedektörlerinin (NürFET) üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 496560
- Danışmanlar: PROF. DR. ERCAN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Geçit bölgesindeki yığın yapılarda süregelen gelişmeler ve ebat olarak küçülen geçit dielektrik kalınlığındaki değişimler sonucunda Metal-Oksit-Yarıiletken Alan-Etkili transistörlerde (MOSFET'ler) oluşan kaçak akımı azaltmak için daha yüksek geçit kapasitanslarının gerekliliği ortaya çıkmıştır. Geçit kapasitans değerini arttırmak ve tünel etkisi önlemek için, MOSFET'lerde SiO2 geçit dielektrik tabakası yerine yüksek dielektrik sabitli yeni malzemelerin kullanılması gerekmektedir. Bu tezde, geleneksel SiO2 tabakasının yerine Hafnium Oksit (HfO2) ve Erbium Oksit (Er2O3)olarak iki farklı yüksek dielektrik sabitli malzeme alternatif geçit dielektrik tabakası olarak kullanılmıştır. Mikroelektronikte HfO2 ve Er2O3 dielektriklerinin çeşitli teknolojik uygulamaları bulunmasına rağmen, radyasyon ortamlarında bu malzemelerin davranışlarına ve kullanılabilirliklerine yönelik çalışmalar yetersizdir. Yüksek dielektrikli malzemelerinin gerçeğe uygun/sahaya yönelik mikroelektronik uygulamaları için detaylı bir tetkik yapılmalıdır. Bu nedenle tez kapsamında, HfO2 ve Er2O3 kapı dielektriklerine sahip olan MOSFET‟ler üretilmiş, savunma / uzay uygulamalarına yönelik radyasyona dayanaklıları ve/yada radyasyon doz ölçüm sistemlerinde alternatif dielektrik malzeme olarak kullanılabilirlikleri incelenmiştir. Dozimetrik amaçlar için kullanılan özel p- kanallı MOSFET yapılar Nükleer Radyasyona Duyarlı Alan Etkili Transistor (NürFET) olarak isimlendirilmiştir. Radyasyon ortamında yüksek dielektrikli cihazların davranışlarını anlama adına yapısal, morfolojik, elektrokimyasal ve elektriksel değişimi içeren aygıt bozulma mekanizmaları belirlenmiş ve sonuçlar detaylı olarak tartışılmıştır. Ayrıca, yüksek dielektrik malzemelere ait elde edilen sonuçlar, tez kapsamında ayriyeten üretilmiş ve ticari olarak bulunan SiO2 geçit oksit tabakalı aygıtlar ile karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
The continuous development of a gate stack system and continually shrinking gate-dielectric thickness, have been necessitated by the requirement of higher gate capacitance in order to reduce excessive leakage currents in Metal- Oxide- Semiconductor Field- Effect transistors (MOSFETs). To obtain high gate capacitance and inhibit tunneling, relatively thick insulators with high dielectric constants (high-k) are needed in place of SiO2 gate dielectric in MOSFETs. In this thesis, the Hafnium Oxide (HfO2) and Erbium Oxide (Er2O3) have been used as two distinct high-k dielectrics as an alternative gate dielectric materials to conventional SiO2. Although several technological applications of the HfO2 and Er2O3 dielectrics are available in microelectronics, there still exists reliability problem for the usage of them in radiation environments. The detailed investigation should be performed for the realistic microelectronic applications of high- k materials. Hence, in the scope of this thesis, the MOSFETs with HfO2 and Er2O3 gate dielectrics have been fabricated and the possible device usage as a radiation sense materials for defense/space applications and/or radiation soft materials for possible dosimeter applications have been discussed. The device used for the dosimetric purposes, called Nuclear Radiation Sensing Field Effect Transistor (NürFET), is discrete p-channel MOSFET. In addition, the device failure mechanisms including the structural, morphological, electrochemical and electrical changing under radiation environment have also been discussed in details for understanding behaviors of the high- k based devices under radiation environment. The high-k device characteristics have been compared to experimentally fabricated and commercially available conventional devices with SiO2 gate.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of the stacked nuclear radiation sensing field effect transistors (NürFETs) with high-K
Yüksek-K'lı nükleer radyasyona duyarlı alan etkili transistörlerın (NürFETs) yığın yapıda üretimi ve karakterizasyonu
SALEH ABUBAKAR
Doktora
İngilizce
2021
Bilim ve TeknolojiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YILMAZ
- Effects of radiodarkening on the light transmission properties of ytterbium-doped optical fibers
Radyokararmanın iterbiyum katkılı optik fiberlerin ışık iletme özelliklerine etkisi
HÜSEYİN CAN ÇAMİÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLEND ORTAÇ
- 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
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Nanofibriler yapıda biyopolimerik doku iskelelerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of biopolymeric scaffolds in nanofibrillar structure
ZEYNEP KARAHALİLOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
KimyaHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
YRD. DOÇ. DR. MESUT ŞAM