Au-Cu/n-GaAs/In ve Au-Ag/n-GaAs/In Schottky diyotların akım-voltaj ölçümlerinden elde edilen karakteristik parametreler üzerine numune sıcaklığının etkileri

Abstract

Bu yüksek lisans tez çalışmasında, ağırlıkça farklı oranlarda Au-Cu ve Au-Ag ikili alaşımlarının yapılması, karakterizasyonu ve bu alaşımlardan elde edilen doğrultucu kontakların sıcaklığa bağlı değişimleri incelenmiştir. Öncelikle Au, Ag ve Cu metalleri farklı oranlarda ağırlıkça tartıldı ve vakum sisteminde molibden ısıtıcılar üzerindeki kuvars potalarda alaşımlar elde edildi. Alaşım oranlarını kontrol etmek için alaşımların her biri cam altlıklar üzerine buharlaştırlarak WDXRF ve EDAX ölçümleri alındı ve ölçüm sonuçlarından istenilen oranlardaki alaşımların başarılı bir şekilde elde edildiği görüldü. Doğrultucu kontak yapmak için 450 μm kalınlıkta, Si katkılı ve 2,5x1017 cm-3 donor konsantrasyonuna sahip n-tipi GaAs yarıiletkeni kullanıldı. Yarıiletkenin mat yüzeyine In metali buharlaştırılarak omik kontak elde edildi. Parlatılmış yüzey üzerine farklı oranlarda elde edilen Au-Cu ve Au-Ag alaşımları 10-7 torr basınçta buharlaştırılarak Au-Cu/n-GaAs/In ve Au-Ag/n-GaAs/In diyotları üretildi. Oda sıcaklığında Au-Cu/n-GaAs/In ve Au-Ag/n-GaAs/In diyotlarının akım-voltaj (I-V) karakteristikleri incelendi. Farklı oranlarda elde edilen Au-Cu/n-GaAs/In ve Au-Ag/n-GaAs/In diyotları 320 K ile 100 K sıcaklık aralığında incelendi ve diyotların akım iletim mekanizmaları hakkında bilgi edinildi. Doğru beslem I-V karakteristiklerinden engel yüksekliği (Φb), idealite faktörü (n) ve doyma akımı (I0) değerleri hesaplandı. Bu karakteristiklerden elde edilen engel yüksekliği değerlerinin artan sıcaklığa bağlı olarak arttığı, idealite faktörü değerlerinin ise azaldığı tespit edildi. Ayrıca I-V karakteristikleri yardımıyla Norde fonksiyonları kullanılarak sıcaklığa bağlı engel yüksekliği ve seri direnç değerleri hesaplandı. Seri direnç değerlerinin artan sıcaklıkla azaldığı gözlemlendi. Sonuç olarak, metal-yarıiletken arasındaki arayüzey durumlarının, engel yüksekliklerindeki homojensizliklerin ve seri direncin diyotların elektriksel karakteristikleri üzerinde önemli bir rol oynadığı tespit edildi.

In this master thesis, the different of Au-Cu and Au-Ag binary alloys by weight, characterization and temperature-dependent changes of rectifier contacts obtained from these alloys were investigated. Firstly, Au, Ag and Cu metals were weighed in different proportions and obtained in quartz crucibles on molybdenum heaters in vacuum system. WDXRF and EDAX measurements were taken by evaporation of each alloy on the glasses to control alloy ratios and it was seen that the desired ratios of alloys were obtained successfully from the measurement results. The 450 μm thick Si-doped n-type GaAs semiconductor with a donor concentration of 2,5x1017 cm-3 was used to make the rectifier contact. On the matte surface of the semiconductor, the In metal was evaporated to obtain an ohmic contact. Au-Cu and Au-Ag alloys obtained at different ratios on the polished surface were evaporated at 10-7 torr pressure to produce Au-Cu/n-GaAs/In and Au-Ag/n-GaAs/In diodes. The current-voltage (I-V) characteristics of the Au-Cu/n-GaAs/In and Au-Ag/n-GaAs/In diodes at room temperature were investigated. The diodes of Au-Cu/n-GaAs/In and Au-Ag/n-GaAs/In obtained in different ratios were investigated in the temperature range of 320 K to 100 K and information about the current transmission mechanisms of the diodes. Barrier height (Φb), ideality factor (n) and saturation current density (I0) values were calculated from the I-V characteristics. Barrier height values obtained from these characteristics increased with increasing temperature and ideality factor values decreased. In addition, temperature-dependent barrier height and series resistance values were calculated by using Norde functions with the help of I-V characteristics. Series resistance values were observed to decrease with increasing temperature. As a result, it was found that the interface states between metal-semiconductor, homogeneity of barrier heights and series resistance play an important role on the electrical characteristics of diodes.