Sn/p-Si Schottky kontakların elektriksel karakteristiklerinin geniş bir sıcaklık aralığında incelenmesi

Abstract

Sn/p-Si SCHOTTKY KONTAKLARIN ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLERİNİN GENİŞ BİR SICAKLIK ARALIĞINDA İNCELENMESİ (Doktora Tezi) Şükrü KARATAŞ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAYIS 2003 ÖZET Bu çalışmada, [100] doğrultusunda büyütülmüş, 200 um kalı lıklı ve özdirenci 5-10 Q-cm olan Bor katkılı p-tipi Si kristali kullanıldı. Hazırlanan Sn/p-Si Schottky kontakların akım-voltaj (I-V), kapasitans-voltaj (C-V) karakteristikleri 150-400 K sıcaklık aralığında ölçüldü ve arayüzeyde engel yüksekliklerinin homojensizliğinden dolayı bir Gaussian dağılımına sahip olduğu gözlendi. Deneysel I-V verilerinden sıcaklığın artmasıyla engel yüksekliğinde (<£>]») artış ve idealite faktöründe (n) ise bir azalma olduğu gözlendi. Engel yüksekliğinin sıcaklığın tersi ile değişimi grafiğinden Gaussian dağılımı için ortalama engel yüksekliği ve standart sapma değerleri sırasıyla Ğ>£,0=1. 049 eV, a0 = 0. 114 V olarak elde edildi. Böylece, modife edilen İnÇlo/T2) - q2o02/2/ı?T2 nin l/T eğrisinde ortalama engel yüksekliği ve Richardson sabitinin değerleri sırasıyla 1.026 eV ve 14.60 A/cm2K2 olarak elde edildi. Sn/p-Si Schottky diyodun sıcaklığa bağlı I-V karakteristiklerinden engel yüksekliklerinin Gaussian dağılıma sahip olması termiyonik emisyon makanizmasıyla açıklandı. Hazırlanan Schottky kontakları için bulunan sıcaklık sabiti değeri (= -0.247meV/K), p-Si yüzeyinin hidrojenlenmiş11 olmasından dolayı literatüdeki değerlerden farklıdır. Aynı zamanda Cheung fonsiyonlarıda kullanılarak H(I)-I ve dV/dlnl-I eğrilerinden; seri direnç(Rs), engel yüksekliği (Obo) ve idealite faktörü (n) elde edildi ve karşılaştırıldı. Bilim Kodu : 404. 05. 01 Anahtar Kelimeler : Gaussian dağılım, Sıcaklık, Arayüzey durumları, Schottky kontaklar Safa Adedi :100 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Atilla ÖZMEN

m IVESTIGATION OF ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF Sıı/p-Si SCHOTTKY CONTACTS IN A WIDE TEMPERATURE RANGE (Ph. D. Thesis) Şükrü KARATAŞ GAZI UNIVERSITY INSTUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY MAY 2003 ABSTRACT In this study, we have used p-Si wafers with (100) orientation, 200mm thickness and resistivity betwen 5-10 Q-cm. The current-voltage (I-V) characteristics of Sn Schottky contacts on hydrogen terminated-p type Si substrate have been measured in the temperature range of 150-400 K and have been interpreted based on of the assumption of a Gaussian distribution of barrier heights (BHs) due to BH inhomogeneities that prevail at the interface. The evaluation of the experimental I-V data reveals an increase of the zero bias barrier height (Oto) and a decrease of the ideality factor (n) with increasing temperature. Zero bias barrier height (Obo) versus inverse temperature (1/T) plot was drawn to obtained evidence of a Gaussian distribution of the BHs, and values of 0^0 = 1.049 eV and <r0~ 0.114 V for the mean BH and zero-bias standard deviation have been obtained from this plot, respectively. Thus, a modified ln(io/r 2) - tfollltfT 2 vs 1/T plot gives ®bo and A* as 1.026 eV and 14.60 A/cm2K2 without using the temperature coefficient of the BH, respectively. It has been concluded that the temperature dependent I-V characteristics of the device can be successfully explained on the basis of a thermionic emission mechanism with Gaussian distribution of the BHs. Furthermore, an average value of -0.247 meV/K for the temperature coefficient has been obtained, respectively; the value of -0.247 meV/K for hydrogen terminated-p type Si differs from those inIV the literature due to the termination with hydrogen of the p-Si surface. In addition, using the Cheung functions, plots of H(I)-I and dV/dlnl-I, series resistance (Rs), barrier height (Obo) and ideality factor were determined and compared with each other. Science Code :404. 05. 01 Keywords.'Gaussian distribution, Temperature, Interface States, Schottky contacts Page Number :100 Adviser :Professor Atilla ÖZMEN