Al/metil kırmızısı/p-Si Schottky diyotların elektiriksel karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, [100] yönelimine sahip, özdirençleri 1-10?cm olan p-Sikristalleri kullanıldı. Kloroformda oluşturulan 2,5x10-3M ve 1x10-4Mkonsantrasyonlarına sahip metil kırmızısı çözeltilerinin p-Si üzerine damlatılması veçözücünün buharlaştırılması ile iki farklı Al/metil kırmızısı/p-Si Schottky engeldiyotları oluşturuldu. Al/metil kırmızısı/p-Si Schottky engel diyotlarının elektroniközellikleri ve arayüzey durum yoğunluk dağılım özellikleri oda sıcaklığında akımgerilim(I-V) ve kapasite-gerilim (C-V) karakteristiklerinden (düşük ve yüksek frekans)elde edildi.Elde edilen diyotların doğrultucu özelliğe sahip oldukları gözlendi. Sırasıyladerişik ve seyreltik çözelti ile hazırlanan diyotların idealite faktörleri ve engelyükseklikleri lnI-V grafikleri kullanılarak 1.21, 0.821 eV ve 1.45, 0.828 eV olarakhesaplandı. Bu diyotların idealite faktörleri ve engel yükseklikleri ayrıca yüzeypotansiyeli-gerilim ( s ? -V) grafikleri kullanılarak sırasıyla 1.21, 0.820 eV ve 2.02,0.786 eV olarak hesaplandı. Bu sonuçlardan derişik çözelti ile hazırlanan Al/metilkırmızısı/p-Si yapının doğrultuculuğunun daha fazla olduğu ve ideale daha yakınolduğu ve bu diyot için her iki yöntemle elde edilen değerlerin birbirlerini doğruladığıgörüldü. Bu sonuçlar, derişik çözelti ile hazırlanan diyotun oksit kalınlığının daha azolmasına atfedildi.Her iki diyotun yüksek (5MHz) ve düşük frekans (100kHz) kapasitelerikullanılarak organik bileşik ile inorganik yarıiletken arayüzeylerindeki konuşlanmışarayüzey durum yoğunluklarının enerji dağılımları hesaplandı. Derişik ve seyreltikçözeltilerle hazırlanmış diyotlar için dağılımlar sırasıyla, (0.675- EV)eV ile (0.783-Ev)eV aralığında ve (0.697-Ev)eV ile (0.791- EV) eV aralığında bulundu. Ayrıcaarayüzey durum yoğunluklarının Nss derişik ve seyreltik çözeltilerle hazırlanmış diyotlariçin sırasıyla, (0.675- EV) eV için 3.605x1013cm-2eV-1 ile (0.783-EV) Ev için2.542x1012cm-2eV-1 aralığında ve (0.697-EV) eV için 4.162x1012cm-2eV-1 ile (0.791-EV)eV için 1.699x1012cm-2eV?1 oldukları hesaplandı. Arayüzey durum yoğunluklarınınüstel bir şekilde band ortasından valans bandın tepesine doğru arttığı görüldü.

In this study, [100] oriented and 1-10?cm p-Si crystals have been used. Twodifferent Al/methyl red/p-Si Schottky barrier diodes have been fabricated by adding2.5x10-3M and 1x10-4M solutions of the non-polymeric organic compound methyl redin chloroform on top of p-Si substrates and then evaporating the solvent. The electronicand interface state density distribution properties were obtained from the current?voltage (I?V) and the capacitance?voltage (C?V) characteristics (high and lowfrequency) of Al/methyl red/p-Si Schottky barrier diode (SBD) at room temperature.It is seen that both of them show rectifying behaviour. The ideality factors andbarrier heights of diodes, prepared with concentrated and diluted organic compoundsolutions, are calculated by lnI-V graph plots as 1.21, 0.821 eV and 1.45, 0.828 eV,respectively. Their ideality factors and barrier heights are also calculated by surfacepotential-voltage ( s ? -V) graph plots and found as 1.21, 0.821 eV and 1.45, 0.828 eV,respectively. It is seen that Al/methyl red/p-Si structure prepared with concentratedsolution has more rectifying behaviour and it is nearer to ideal diode. It is also seen thatfor this diode, both results obtained from lnI-V and s ? -V graphs confirm each others.These results are attributed to less oxide thickness of diode prepared with concentratedsolution.Energy distributions of interface state densities which were placed interfacebetween organic compound and inorganic semiconductor have been calculated by usinghigh frequency (5MHz) and low frequency (100 kHz) capacitance for both diodes.These distributions for concentrated and diluted diodes have been found between(0.675- EV)eV and (0.783-EV)eV and between (0.699-EV)eV and (0.791-EV)eV,respectively. In addition, interface state densities, Nss, for concentrated and diluteddiode have been found between 3.605x1013cm-2eV-1 (for (0.675-EV)eV) and2.542x1012cm-2eV?1 (for (0.783-EV) eV), and between 4.162x1012cm-2eV?1 (for (0.697-EV)eV) and 1.699x1012cm-2eV?1 (for (0.791-EV) eV), respectively. The interface statedensities have exponential rises with bias from the mid-gap towards the top of thevalence band.