Metal/n-tipi GaAs schottky diyotlarında havada oksitlenme ve yaşlanmanın akım-gerilim (I-V) ve kapasite, konduktans-gerilim, frekans (C,V-G,f) karakteristiklerine etkisi

Abstract

in ÖZET Laboratuar ortamında temiz oda havasına maruz bırakılarak yüzeyi oksitlenen Au/n- GaAs Schottky diyotlarm havada oksitlenmesinin ve yaşlanmasının etkileri araştırıldı. Bunun için [100] doğrultusunda büyütülmüş, 450 /xm kalınlığında, donor konsantrasyonu 2-5xl017 cm`3 olan iki yüzü parlatılmış, Tellerium katkılı n-tipi GaAs yarıiletkeni kullanıldı. Schottky kontak yapımından önce, yarıiletken yüzeyindeki kirlerin giderilmesi için kimyasal temizleme işlemi yapıldı. Daha sonra yarıiletken dilimin arka yüzeyine Au- Ge (%88, %12) alaşımı buharlaştırılarak ve tavlama işlemi için N2 ortamında, 450 °C'de 3 dk. tutularak omik kontak yapıldı. Numune altı eşit parçaya bölündükten sonra ilk parçasına hemen, diğerlerine de belli peryotlarla (beş gün, on gün, yirmi gün, otuz gün, kırk beş gün) Schottky kontaklar yapıldı. Böylece oksit tabakasız (referans) ve tabii oksit tabakalı Schottky diyotlar elde edildi. Bütün numunelerin I-V, C-V ve C-f ölçümleri alındıktan sonra, yaşlanma etkisini tespit etmek için Schottky kontağın yapılmasından sonra, ölçümler, bir hafta, on beş gün, otuz gün, kırk beş gün, yetmiş beş gün ve yüz beş gün sonra tekrarlandı. Bu veriler kullanılarak diyot parametreleri hesaplandı. Hesaplanan idealite faktörü ve engel yüksekliği değerleri referans numunenin, ideal Schottky diyot yapısına sahip olduğunu gösterdi. İlaveten, uygulama geriliminin tamamının Schottky bölgesi boyunca düştüğünü ve akımın termoiyonik emisyon akım teorisine uygun olduğu gözlendi. Referans diyotun diyot parametreleri yaşlanma süresiyle hemen hemen değişmeden kaldı. Yaşlanmayla ölçülen değerlerde 5., 10., 20. günlerde yapılan numunelerde dengeye ulaşılmazken, 30. ve 45. günlerde yapılan numunelerde kararlı değerlere ulaşıldı. Tabii oksit tabakasına sahip numunelerin idealite faktörlerinin referans numuneninkine göre daha büyük fakat engel yüksekliklerinin daha düşük olduğu bulundu. Böylece bu diyotların MİS (Metal-yalıtkan-yarıiletken) yapılı bir davranışa sahip olduğu görüldü. Ayrıca, diyotlar için engel yüksekliğine imaj kuvvetinin ve tünellemenin etkileri belirlendi. ANAHTAR KELİMELER: Schottky engel diyotlar, denge engel değeri, maruz kalma zamanı, yaşlanma, idealite faktörü.

IV ABSTRACT The effects of oxidation in air and aging on Au/n-GaAs Schottky diodes by exposure to the clean room air in the laboratory medium were investigated. For this purpose, a manufacturally cleaned and polished Te-doped n-type GaAs wafer with orientation of [100], a thickness of 450 /im and 2-5xl017 cm`3 carrier concentrations was used. Before making Schottky contacts, the n-GaAs wafer was subject to the etching process in order to remove undesirable impurities. Ohmic contacts on the back of the wafer were formed by evaporation of Au~Ge(%88, %12) and thermal annealing at 450 °C for 15 minute in flowing N2 in the quartz tube furnace. After division of the wafer into six equal pieces, Schottky contacts were made to one of the pieces immediately and the rest were treated the same way periodically (exposed to air for 5 days, 10 days, 20 days, 30 days and 45 days). Thus, Schottky diodes with and without the native oxide layer were obtained. After I-V, C-V, C-f measurements of the all samples were taken, the measurements were repeated 7 days, 15 days, 30 days, 45 days, 75 days, 105 days after fabrication of the Schottky contacts in order to determine the effect of ageing. Using these data, the diode parameters were calculated. The observed ideality factor and barrier height values indicated that the reference sample had an ideal behavior of Schottky diodes. Additionally, the complete drop of the applied voltage along the Schottky region and the current fitting to the thermoiyonic emission current theory were observed. The diode parameters of the reference sample remained almost unchanged as a function of the ageing. While the values measured as a function of ageing did not reach the equilibrium for the samples made on the 5th, 10th and 20th days, the steady values were reach by the samples made on the 30th and 45th days. The ideality factors of the samples with native oxide layer were determined to be higher, but the barrier heights were lower than the values of the reference sample. Therefore, these observations suggest that the diodes have a behavior of MIS configuration. In addition, for these diodes, the effect of image force and tunneling to the barrier height was determined. KEY WORDS: Schottky barrier diodes, equilibrium barrier value, exposure time, atjeiny;. idealilv factor.