Metal/yarı iletken (MS) ve metal/oksit/yarı iletken (MIS) Pb/p-Si ve Pb/n-Si kontakların karakteristik parametreleri ve arayüzey hallerinin enerji dağılımının belirlenmesi

Abstract

Ill ÖZET Bu çalışmada, (100) doğrultusunda büyütülmüş, 400 um kalınlıklı ve direnci 5-10 Qcm arasında olan n ve p-tipi Silisyum yarıiletken kristali kullanıldı. Amacımız, Metal/Yarıiletken (MS) ve Metal/Oksit/Yaniletken (MİS) Pb/p-Si ve Pb/rc-Si kontakların karakteristik parametreleri ve arayüzey hallerinin enerji dağılımını belirlemek ve ayrıca, aynı yarıiletken üzerine aynı şartlarda hazırlanmış diyotların deneysel etkin engel yüksekliği ile idealite faktörleri arasındaki lineer ilişkinin nedenlerini araştırmaktır. Bu amaç için, ince arayüzey doğal oksit tabakalı ve tabakasız, yüzeyi hidrojenlenmiş, Pb/rc-Si ve Pb/p-Si MS ve MİS diyotlarını kendi araştırma laboratuarımızda imal ettik. HF' e daldırma metodu ile yapılan RCA temizlik metodu sonucunda silisyumun yüzeyi baskın bir şekilde hidrit gruplarıyla kaplandı.Diyotlarm karakteristik parametreleri, akım-gerilim (I-V), kapasite-gerilim (C-V) ve iletkenlik gerilim (G-V) ölçümlerinden belirlendi, n ve p-tipi Si yarıiletkenin yüzeyi hidrojenlendiğinden, /»-tipi yapılar doğrultucu ve «-tipi yapılar da, yaklaşık olarak, omik davranış gösterdiler. MS Pb/«-Si Schottky engel diyotlar için, engel yüksekliği 0.575 eV ile 0.593 eV arasında ve idealite faktörleri 1.087 ile 1.349 arasında, MİS Pb/n-Si kontaklar için de, engel yükseklikleri 0.571 eV ile 0.579 eV arasında idealite faktörleri ise 1.267 ile 1.486 arasında değişti. MS Pb/p-Si kontaklar için engel yüksekliği, 0.741 eV ile 0.765 eV arasında ve idealite faktörleri 1.000 ile 1.030 arasında, MİS Pb//»-Si Schottky engel diyotlar için de engel yükseklikleri 0.746 eV ile 0.779 eV arasında ve idealite faktörleri de 1.035 ile 1.124 eV arasında değerler aldı. Engel yüksekliklerinin idealite faktörlerine karşı grafiği çizildiğinde, bu iki parametre arasında bir lineer ilişkinin olduğu görüldü. Engel yüksekliği artarken idealite faktörü azaldı. Hem MS hem de MİS p-tipi Si' dan yapılan diyotlarda, seri direnç hesaba katılmadan elde edilen Nss arayüzey durum yoğunluğunun, seri direnç hesaba katılarak elde edilen Nss 'den daha büyük bir değere sahip olduğu gözlendi. Diyotların seri direnç değerleri dikkate alınarak hesaplama yapıldığında, Pb/p-Si MS Schottky diyotların Nss değerlerinin yasaklanmış enerji aralığının ortasından valans bandın tepesine doğru üstel olarak arttığı, fakat, Pb/p-Si MİS Schottky diyotların Nss değerlerinin, bu aralıkta, hemen-hemen değişmeden sabit kaldığı görüldü. Bu sonuç, Si yüzeyinde, arayüzey hallerine sebep olan doymamış bağların tabii oksit tarafından doyurulmasına atfedildi.

IV SUMMARY In this study, we have used n-Si and p-Si with (100) orientation, 400um thickness and resistivity 5-10 Q.cm. Our purpose is experimentally to investigate the characteristic parameters and the interface state density distribution of metal/semiconductor (MS) and Metal/insulating/layer/semiconductor (MIS) Pb/p-Si ve Pb/rc-Si contacts. Furthermore, the effective Schottky barrier heights (SBHs) and ideality factors obtained from the current- voltage (I-V) characteristics have differed from diode to diode although the samples have been identically prepared. Therefore, it has also been exampled the reason of the linear relationship between effective barrier heights and ideality factors. We have prepared the MS and MIS Pb/n-Si and Pb/p-Si contacts in our research laboratory. MS and MIS Pb/n-Si. The RCA clean with HF dip shows a predominant coverage of the surface with hydride groups. After HF etching, the Si surfaces is predominantly terminated by various hydrides. Therefore, H-terminated Pb/p-type structures showed the rectifying behavior and H-terminated Pb/w-type structures ohmic behavior. The characteristic parameters of the structures have been determined using current-voltage (TV), capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G-V) measurements. The barrier height for the MS Pb/n-Si structures ranged from 0.575 eV to 0.593 eV, and ideality factor n from 1.087 to 1.349, for the MIS Pb/rc-Si contacts ranged from 0.571 eV to 0.579 eV, and ideality factor n value from 1.261 to 1.486. The Schottky barrier height, for the MS Pb/p-Si contacts ranged from 0.741 eV to 0.657 eV and ideality factor n from 1.001 to 1.030, for the p-MIS ranged from 0.746 eV to 0.779 eV and ideality factor n value from 1.03 6 to 1. 1 24. It has been seen that there is a linear relationship between experimental effective BHs and ideality factors of Schottky contacts. That is, the BHs become smaller as the ideality factors increase. The finding has been attributed to lateral inhomogeneities of the BHs in Schottky diodes. The Nss values obtained taking into account the series resistance values are lower than those obtained without considering the series resistance. After considering the series resistance value in the calculation related to the interface state density distribution (ISDD), an exponential rise of the interface state density for the MS Pb/p-Si contact from midgap towards the top of valence band is very while the interface state density for the MIS Pb/p-Si contact remains about unchanged. This is attributed to the passivation of the cleaned Si surface due to the native oxide layer formed by means of exposure to clean air.