Çok katlı Ge,SiGe nanokristal oluşumu ve nanokristalli metal oksit yarıiletken kapasitör uygulaması

Abstract

SiGeO içeren bir yapı yüksek sıcaklıkta tavlandığında Ge atomları bu yapıdan ayrılırlar ve sistemde bir yandan oluşmaya devam eden SiOx içerisinde bir araya gelerek kristal yapıyı oluştururlar. Bu tez de bu fikirden yararlanılarak nanokristal oluşturulmuştur. Farklı gaz akış miktarları, tavlama sıcaklıkları ve süreleri kullanılarak Ge naokristal oluşumundaki değişimler gözlemlenmiştir. (1,2) Amorf ince filmler Plazma ile Zenginleştirilmiş Kimyasal Buhar Depolama (PECVD) tekniği ile büyütülmüştür. Ardından yüksek sıcaklık fırınında tavlanarak nanokristaller elde edilmiştir. Oluşturulan kristallerin kristallenme özellikleri, Raman Spektroskopisi kullanılarak kontrol edilmiştir. Nanokristal boyutları X-ışını Kırınımı (XRD) ile gözlemlenmiştir. Malzeme kompozisyonu ise Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) üzerinde bulunan X-ışını Dağılımı Spektoroskopisi (EDAX) dedektörü ile ortaya konulmuştur.Metal Oksit Yarıiletken Kapasitör' ün oksit tabakasına gömülmüş nanokristallerin üretilme amacı; Ge kuantum noktalarının şarj tutma özellikleri incelemektir. Nanokrsitallerin şarj oldukları akım-gerilim (I-V) eğrilerindeki ani artışlarla gözlemlenmiştir. Ayrıca şarj kapasiteleri de kapasitans-gerilim (C-V) eğrilerindeki histerisislerde gözlemlenmiştir. Histerislerdeki en fazla kayma 0,52 V olarak bulunmuştur. Omik kontak direnci ise Geçirgen Çizgi Methodu (TLM) kullanılarak ölçülmüştür.

When a SiGeO structure annealed at high temperature, Ge atoms segregate from the structure and pile up at the oxide/substrate interface. In this thesis, this idea has been used to grow nanocrystals. Different gas flow rates, annealing temperatures and times were used for understanding the nanostructures? characteristics. Amorphous thin films were grown by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)system. Then, films are annealed at the high temperature furnace. The crystallinity of Ge nanodots have been checked with Raman spectroscopy. X-ray diffraction (XRD) has been used to observe the size of the nanostructures. Composition of the elements of the structures were analysised by Scanning Electron Microscopy (SEM) which has a got an Energy-dispersive X-ray (EDAX) dedector.The Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) Capacitors (MOS-Cs) with Genanocrystals embedded in oxide have been fabricated to investigate the charge trapping effect of Ge nanocrystals. A current spike phenomenon in I-V curve has been observed. This was ascribed to the transient current of hole charging from p-type Si substrate. In addition, the hysteresis phenomenon has also been observed in C-V measurement. This indicated that the charge storage effect resulted from the formed Ge nanocrystals. The highest obtainable memory window with multilayer Ge nanocrystals was 0,52 V. The resisstant of the ohmic contact has been measured by Transmission Line Method (TLM).