Fabrication of Al/Gd2O3/P-Si/Al diodes and evaluation of electrical parameters under irradiation
Al/Gd2O3/P-Si/Al diyotlarının üretimi ve ışınlama altında elektriksel parametrelerinin değerlendirilmesi
- Tez No: 764313
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİEKBER AKTAĞ, PROF. DR. UDAY MUHSİN NAYEF
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 64
Özet
Bu çalışma n-tipi gadolinyum oksitin (Gd2O3), p-tipi Czochralski tarafından büyütülen monokristal (CZ) silikon (100) alttaşlar (CZ-pSi) ve cam üzerine büyütülmüş filmlerin yapısı, morfolojisi, dielektrik ve elektriksel özelliklerine ve ayrıca gama ışınlarının Gd2O3/(CZ-pSi) diyotları üzerindeki etkilerinin belirlenmesine odaklanmıştır. Gd2O3 katmanlarının büyümesi, farklı lazer enerjileri (500, 600, 700, 800 ve 900 mJ) kullanılarak atımlı lazer film büyütme tekniği (PLD) ile gerçekleştirildi. Birkaç Gd2O3/(CZ-pSi) diyot örneği, oda sıcaklığında ve 3,3x10-2 Pa basınç altında üretildi. Son olarak, Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al cihazlarını tamamlamak için ön ve arka Al metal kontaklar eklendi. Gd2O3 katmanlarının yüzey morfolojisi, AFM görüntülemesi ile belirlendi. Yüzey pürüzlülüğü ortalama kare (RMS) hesaplamaları, yüzeyde ~20-30 nm çapında küresel şekilli parçacıkların bulunduğunu ortaya koydu. Atımlı lazer enerjisinin Gd2O3 katmanlarının büyümesi, parçacık boyutları, biriktirme oranları ve yüzey morfolojisi üzerinde muazzam bir etkisi bulunmaktadır. Bu nedenle silikon alttaş üzerinde oluşturulan hedefe uygulanan lazer gücü arttıkça film kalınlığı azalmaktadır. UV-Vis çalışmaları, 290 nm'de önemli ölçüde soğurmaya sahip cam üzerindeki Gd2O3 katmanları için bant yapısının, 800 mJ lazer enerjisinde biriktirilen Gd2O3 filmi için en büyük bant aralığı 3.46 eV'yi oluşturduğunu göstermiştir. Üretilen Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al diyotların gama ışınlaması öncesi farklı lazer güçleri için Akım-Gerilim (I-V) ölçümleri yapılmıştır. Eğrilerin başlangıcındaki yarı logaritmik grafiklerindeki küçük artışlar dışında, tüm eğriler benzer tipik kaçak akım davranışı göstermiştir. Tüm eğriler, baskın yük taşıma mekanizmasında bir değişiklik olduğunu düşündüren belirli bir voltajın üzerinde daha dik bir artışa sahiptir. Farklı lazer enerjileriyle büyütülmüş Gd2O3 filmlerinin Kapasitans-Voltaj (C-V) ölçümleri, frekansa bağlı ölçümlerde de benzer davranış göstermektedir. Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al diyotların kapasitans değerleri -3 V'a (gerilim sıfıra düşene) kadar düşmüştür. Elde edilen bulgulara göre kapasitans Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al diyotların ters kutupluluğu ile ters orantılı ve aktif gerilimleri ile doğru orantılıdır. Elektriksel özellik değişiklikleri, Gd2O3/(CZ-pSi) için gama ışını kaynağı olarak Co-60 kullanılarak gama ışını radyasyon dozlarının (3, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 ve 50 Gy) etkisi 100 kHz frekansında 500 mJ lazer enerjisinde üretilen filmler ile değerlendirildi. I-V eğrilerinde, artan radyasyon dozları ile akımın azalmaya başladığı ve artan radyasyon dozları ile sıfıra yaklaşma yönünde azalmaya devam ettiği ortaya çıktı. C-V eğrilerinde ise, radyasyon öncesi eğrilerin sağında kalan ve radyasyon dozlarının artmasıyla artan eğrilerde sürekli bir kayma olduğu ortaya çıktı. Dozlar 0 ile 50 Gy arasında değiştikçe oksit kapasitansının değerleri arttı. 50 Gy doz için spesifik duyarlılık değeri 44,8 ± 2,9 mV/Gy olarak belirlendi.
Özet (Çeviri)
The present study focused on the crystal structure, morphology, dielectric and electrical properties of n-type gadolinium oxide (Gd2O3) on p-type Czochralski-grown monocrystalline (CZ) silicon (100) wafers (CZ-pSi) as well as on glass, and determination of gamma rays' effects on Gd2O3/(CZ-pSi) diodes. The growth of the Gd2O3 layers was carried out by pulsed laser deposition technique (PLD) using altered laser energies (500, 600, 700, 800 and 900 mJ). Several Gd2O3/(CZ-pSi) diode samples were fabricated at room temperature and pressure (3.3 x10-2 Pa). The front and rear Al metal contacts were added to finalize Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al devices. The surface morphology of the Gd2O3 layers was determined by AFM imagining. Surface roughness root mean square (RMS) calculations revealed that spherical shaped particles ~20-30 nm in diameter are present on the surface. The pulse laser energy has enormous effect on the grow of Gd2O3 layers, their particle sizes, deposition rates and surface morphology. Therefore, the membrane thickness decreases with increasing applied laser power to the target formed on the silicon wafer. UV-Vis studies displayed that the band structure for Gd2O3 layers on glass with substantial absorption at 290 nm has been formed the largest bandgap 3.46 eV for Gd2O3 film deposited at 800 mJ laser energy. Current-Voltage (I-V) measurements of the as-synthesized Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al diodes were carried out for different laser power before irradiation. Other than a tiny increase in the semi-logarithmic representation at the beginning of the curves all curves indicate similar and typical leakage current behavior through oxides. All curves have a steeper rise above a certain voltage suggesting a change in the predominant charge transport mechanism. The capacitance-voltage (C-V) measurements of Gd2O3 films with different laser energies show similar behavior in frequency-dependent measurements. The capacitance values of Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al diodes declined until -3V (totally depleted voltage). According to the findings the junction capacitance is inversely proportional to the reverse biased and directly proportional to the active voltages of Al/Gd2O3/(CZ-pSi)/Al diodes. Electrical property changes were evaluated under the influence of gamma ray radiation doses (3, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 and 50 Gy) using Co-60 as the gamma ray source for Gd2O3/(CZ-pSi) deposited in 500 mJ laser energy at the frequency of 100 kHz. In the I-V curves, it was revealed that the current started to decrease with increasing radiation doses and continued to decrease in the direction of approaching zero with increasing radiation doses. In C-V curves, it turned out that there is a continuous shift in curves to the right of the pre-radiation curves which remains and increases with increase of radiation doses. The magnitudes of oxides capacitance shift up as the doses varies from 0 to 50 Gy. A specific sensitivity value was determined to be 44.8 ± 2.9 mV/Gy for 50 Gy dose.
Benzer Tezler
- Alüminyum kılıflı Al/B4C özlü kompozit sert dolgu çubuğu üretimi ve tıg kaynak yöntemiyle oluşturulan yüzey kaplamanın karakterizasyonu
Fabrication of al sheathed Al/B4C cored composite hard filler rod and characterization of the surface coating by applied tig welding
MUHARREM ARMAĞAN ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEHMİ NAİR
- Al/(ZnS-PVA)/p-Si (MPS) yapıların hazırlanması ve elektriksel ile dielektrik özelliklerinin geniş bir frekans ve sıcaklık aralığında incelenmesi
The fabrication of Al/(PVA-ZnS)/p-Si (MPS) structures and investigating their electrical and dielectric properties in a wide range of frequency and temperature
NALAN BARAZ
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDüzce ÜniversitesiElektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM YÜCEDAĞ
- Al:ZnO anot elektrot uygulamalı hibrit perovskit güneş hücresi ve polimer ışık yayan diyot fabrikasyonu
Fabrication of hybrid perovskite solar cell and polymer light emitting diode with application of Al:ZnO anode electrode
ALİ BALTAKESMEZ
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN TÜZEMEN
- Fabrication and characterization of Al/AlOx/Al Josephson junctions for superconducting qubits
Süper iletken kübitler için Al/AlOx/Al Josephson bağlantılarının üretimi ve karakterizasyonu
REZA FIROUZMANDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMET İNÖNÜ KAYA
- Dört bileşenli fonksiyonel yarıiletken infrared fotodedektörlerinin üretilmesi ve elektronik özelliklerinin belirlenmesi
Fabrication of quaternary functional semiconductor infrared photodetectors and investigation of their electronic properties
MUSTAFA İLHAN
Doktora
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAHRETTİN YAKUPHANOĞLU