Au/p-TlInS2/n-InP Pseudo Schottky yapıların tavlama ve numune sıcaklıgına baglı elektriksel karakterizasyonu

SEDA YAZICI

Au/p-TlInS2/n-InP Pseudo Schottky yapıların tavlama ve numune sıcaklıgına baglı elektriksel karakterizasyonu

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2015

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SEDA YAZICI

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Bahattin ABAY

Özet:

Yüksek elektron hareketliliğinden ötürü İndiyum fosfit (InP) yüksek güç ve yüksek frekans elektroniğinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte; metal/n-InP yapıların kontak metalinin iş fonksiyonundan bağımsız olarak ~0.45 eV gibi düşük engel yüksekliğine (EY) sahip oluşu, n-InP tabanlı elektronik cihaz uygulamalarında handikap oluşturmaktadır. Bu çalışmada, Au/n-InP yapısının engel yüksekliğinin modifikasyonu için n-InP ile zıt tipli p-TlInS2 üçlü yarıiletken bileşiği kullanılarak Au/p-TlInS2/n-InP Pseudo Schottky (PS) yapıları oluşturuldu. Tavlanmamış ve TA1,5=100, 150, 200, 250 ve 300°C'de kümülatif tavlama işlemine tabi tutulmuş PS yapılarının elektriksel karakterizasyonu oda sıcaklığında ve sıcaklığa bağlı olarak (80-360K) incelendi. Termiyonik emisyon teorisi kullanılarak analiz edilen akım-gerilim (I-V) karakteristiklerinden EY değerlerinin tavlama sıcaklığına bağlı olarak arttığı belirlendi. TA4 tavlama işlemi uygulanmış Au/p-TlInS2/n-InP PS yapısının ideal diyot sınırları içerisinde kaldığı (n=1.063) ve EY değerinin 0.740 eV'ta ulaştığı belirlendi. Daha yüksek tavlama sıcaklıklarında n idealite faktörünün hızlı artışı münasebetiyle yapının ideallikten uzaklaştığı gözlendi.Her bir tavlama işlemi ardından sıcaklığa bağlı I-V ve kapasite-gerilim (C-V) ölçümleri icra edildi. Düz beslem I-V karakteristikleri geleneksel TE teorisi kullanılarak analiz edildi. Elde edilen EY değerlerinin artan sıcaklıkla arttığı n idealite faktörü değerlerinin ise azaldığı belirlendi. Benzer şekilde, C-V karakteristiklerinden elde edilen EY değerlerinin de artan sıcaklıkla arttığı belirlendi. Her bir tavlama adımı sonrasında Au/p-TlInS2/n-InP PS yapısı için oluşturulan geleneksel Richardson çizimlerinin lineer olmayan davranışı MY ara yüzeyde Gaussian dağılıma sahip homojen olmayan EY'ne atfedildi. Düşük sıcaklıklarda diyot parametrelerindeki anormal davranışların izahı tekli ve/veya ikili Gaussian dağılıma sahip EY yaklaşım modelleri (SGDM/DGDM) ile gerçekleştirildi. SGDM kullanıldığı([1n(I_o/ T^2)-q^2 σ^2/2(k〖T)〗^2]-1000/T) modifiye Richardson çizimlerinden TA2-5 tavlama işlemi uygulanmış yapılara ait Richardson sabiti ve aktivasyon enerji değerleri sırasıyla A*=9.640, 9.220, 12.33, 10.05 AK-2cm-2 ve φb=0.836, 0.882, 0.927, 0.889 eV olarak elde edildi. TA3-5 tavlama işlemi uygulanmış yapılara ait n ve EY parametrelerinin sıcaklıkla değişimleri SGDM ile tam fit edilememesinden ötürü Richardson çizimleri DGDM kullanılarak yeniden değerlendirildi. EY'nin DGDM'ne göre,TA3-5 tavlama işlemi uygulanmış Au/p-TlInS2/n-InP PS yapılarının ortalama EY değerleri sırasıyla¯φb01=0.986, 1.100, 0.977 eV ve ¯φb01=0.831, 0.911, 0.739 eV olarak elde edildi. Bununla birlikte, modifiye Richardson çizimlerinden aktivasyon enerjisi ve Richardson sabiti değerleri, sırasıyla 0.987, 0.834 eV; 10.34, 9.54 AK-2cm-2, 1.087, 0.863 eV; 8.48, 10.50 AK-2cm-2 ve 0.987, 0.737 eV; 10.20, 9.50 AK-2cm-2 olarak elde edildi. Sonuç olarak, Au ve n-InP arayüzeyinde kararlı p-TlInS2 inversiyon tabakası oluşturmak amacıyla ardışık tavlama işlemleri uygulandı. Böylece, Au/p-TlInS2/n-InP PS yapısının EY'nin TA4 tavlama işlemi ile ideal diyot sınırları içerisinde ~0.300 eV kadar artırılabileceği gösterildi.