Termal nötronlar ile ışınlanan Au/n-si schottky diyotlarının akım-gerilim ve kapasite-gerilim karakteristiklerindeki değişimlerin incelenmesi
Investigation of changes in current-voltage and capacitance-voltage characteristics of Au/n-si schottky diodes irradiated with thermal neutrons
- Tez No: 954233
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET FARUK ÖZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Termal nötron dönüşümü ve yer değiştirme hasarı etkilerini araştırmak amacıyla, Au/n-Si/Ag Schottky diyotları termal nötron ışınlamasına maruz bırakılmıştır. Schottky diyotları ıslak kimyasal temizleme işlemine tabi tutulan n-tipi Si dilimleri üzerine termal olarak altın (Au) buharlaştırılarak üretilmiştir. Işınlamanın Schottky engel yüksekliği (Φb), idealite faktörü (n), sızıntı akımı (I0), seri direnç (Rs), donör konsantrasyonu (Nd) ve difüzyon potansiyeli (Vd) üzerindeki etkileri; akım-gerilim (I-V), kapasite-gerilim (C-V) karakteristikleri ve Cheung yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Işınlamadan önce oda sıcaklığındaki alınan I-V ölçümlerinden en iyi idealite faktörü 1.24 ve sıfır beslem engel yüksekliği değeri 0.82 eV olarak elde edilmiştir. Schottky diyotları termal nötronlar ile 10 s ve 30 s olmak üzere iki doz ışınlanmıştır. 10 saniyelik ilk ışınlama, diyot parametrelerinde küçük değişimlere yol açmıştır. 30 saniyelik ikinci ışınlama sonrası, diyot parametrelerinde belirgin değişiklikler gözlenmiştir. Toplam doz sonrası; doyma akımında ve engel yüksekliği inhomojenitesinde artış ve taşıyıcı konsantrasyonunda azalma meydana gelmiştir. Bu değişimler, termal nötronların sebep olduğu taşıyıcı yok etme etkisi ile ilişkilendirilmiştir. Işınlama sonrası idealite faktörü değerlerinde artış görülürken, sıfır beslem engel yüksekliği değerlerinde ışınlama sonrası çok az değişim kaydedilmiştir. Tüm diyotlar için sıfır beslem Schottky engel yüksekliği, ters beslem akım karakteristiklerinden de hesaplanmıştır. İkinci dozun ardından bu değerlerin tüm diyotlarda azaldığı tespit edilmiştir. Aynı şekilde sızıntı akımı ters beslem akım karakteristiklerinden de hesaplanmıştır. İlk doz sonrası sızıntı akımı değerlerinde küçük bir artış olmuş, ikinci dozun sonunda önemli derecede arttığı gözlemlenmiştir. Seri direnç değerleri, ışınlama öncesi ve sonrasında Cheung fonksiyonları kullanılarak hesaplanmıştır. Işınlama öncesinde bu değerler 2.10 kΩ ile 2.76 kΩ arasında değişirken, ikinci doz sonrası tüm diyotların seri direnç değerleri azalarak 1.59 kΩ ile 2.20 kΩ aralığında bulunmuştur. Ayrıca, cihazlardaki elementlerin termal nötron dönüşümüne uğradığı, enerji saçılım spektroskopisi (EDS) haritalama yöntemi ile kanıtlanmıştır. C-V karakteristikleri incelendiğinde ışınlamadan sonra doğru ve ters beslem bölgesindeki kapasite değerleri açık bir şekilde azalmıştır. Bu durum ışınlama ile taşıyıcı konsantrasyonundaki azalmaya bağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Au/n-Si/Ag Schottky diodes were subjected to thermal neutron irradiation to investigate the effects of thermal neutron transmutation and displacement damage. Schottky diodes were fabricated by thermally evaporating gold (Au) onto n-type Si wafers that had undergone a wet chemical cleaning process. The effects of irradiation on the Schottky barrier height (Φb), ideality factor (n), leakage current (I₀), series resistance (Rs), donor concentration (Nd), and diffusion potential (Vd) were determined using the current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V) characteristics and Cheung's method. From the I-V measurements taken at room temperature before irradiation, the best ideality factor was found to be 1.24, and the zero-bias barrier height was determined to be 0.82 eV. The Schottky diodes were irradiated with thermal neutrons at two different doses: 10 seconds and 30 seconds. The initial 10-second irradiation caused minor changes in the diode parameters. After the second 30-second irradiation, significant changes in the diode parameters were observed. After the total dose, an increase in the saturation current and barrier height inhomogeneity, as well as a decrease in carrier concentration, were observed. These changes were attributed to the carrier removal effect caused by thermal neutrons. An increase in the ideality factor was observed after irradiation, while very little change was recorded in the zero-bias Schottky barrier height values. For all diodes, the zero-bias barrier height was also calculated from the reverse bias current characteristics. After the second dose, these values were found to have decreased in all diodes. Similarly, leakage current was also calculated from reverse bias current characteristics. A slight increase in leakage current was noted after the first dose, and a significant increase was observed after the second dose. The series resistance values were calculated before and after irradiation using Cheung's functions. Prior to irradiation, these values ranged from 2.10 kΩ to 2.76 kΩ, while after the second dose, the series resistance values for all diodes decreased and were found to be in the range of 1.59 kΩ to 2.20 kΩ. Additionally, the transmutation of elements in the devices due to thermal neutrons was confirmed using energy-dispersive spectroscopy (EDS) mapping. When the C-V characteristics were examined, the capacitance values in both the forward and reverse bias regions clearly decreased after irradiation. This situation was attributed to the reduction in carrier concentration caused by the irradiation.
Benzer Tezler
- Nötron aktivasyon analizinde kullanılmak üzere bir database ve Matlab analiz programı tasarımı
Production of a Matlab code and a database for the calculation of mass and its uncertainity in neutron activation analysis
GİZEM TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENAP ŞAHABETTİN ÖZBEN
- Study of the effect of some types of nuclear radiation on some physical properties of a tin oxide film
Bazı nükleer radyasyon türlerinin kalay oksit filminin bazı fiziksel özellikleri üzerindeki etkisinin çalışması
ABDULRAHMAN FAAIQ DAWOOD AL-BADRY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KHALID HADI MAHDI AAL-SHABEEB
- Güneş pillerinin cigs soğurucu tabakasının radyasyon karşısındaki davranışı
Behavior of cigs absorber layer of solar cells against to radiation
UTKU CANCİ MATUR
Doktora
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- İzotropik nötron alanında ışınlanan sonlu silindir numune geometrisi için numune miktarı ile termal nötron öz soğurma faktörünün ilişkisi
The relationship of sample mass to thermal neutron self shielding factor for a finite cylinder sample geometry irradiated in an isotropic neutron field
MUSTAFA GÜRAY BUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALUK YÜCEL
- Synthesis of poly(imide) siloxane block copolymer, structural characterization and comparison of irradiation effect in radiation shielding properties for flexible sheet and pelletized form
Poli(imid) siloksan blok kopolimerin sentezi, yapısal karakterizasyonu ve ışınlama etkisinin esnek levha ve peletleştirilmiş formlarında radyasyon zırhlama özelliklerinin karşılaştırılması
TÜRKAN DOĞAN
Doktora
İngilizce
2020
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN