Investigation of electrical properties of au/fe3o4/p-si/al and au/fe3o4/p-si/al heterojunctions dependent on temperature

Abstract

Bu çalışmada; [100] doğrultusunda, 400 μm kalınlığında ve 1-10 Ω-cm özdirencine sahip p-Si ve n-Si kristalleri kullanıldı. Tek düze parçacık büyüklüğüne sahip Fe3O4 nanopartikülleri çözelti ortamında sentezlendi. Kristallerin kimyasal temizleme sürecinden sonra, kristalin mat yüzeyine buharlaştırma yoluyla Al metali büyütüldü ve kristalin diğer yüzeyine Fe3O4 nanoparçacıkları damlatma metoduyla kaplandı. Sonra 10-5 torr basınç altında Fe3O4 nanoparçacıklar üzerine Au metali buharlaştırıldı. Böylece, Au/Fe3O4/p-Si/Al ve Au/Fe3O4/p-Si/Al doğrultucu kontakları elde edildi. Fe3O4 nanoparçacıklar XRD ve TEM kullanılarak karakterize edildi. Farklı sıcaklıklar için bu yapıların I-V (akım-voltaj) ölçümleri alındı. Ayrıca, oda sıcaklığında bu yapıların C-V (kapasite-voltaj) ölçümleri alındı. Au/Fe3O4/p-Si/Al ve Au/Fe3O4/p-Si/Al heteroyapıların farklı metotlar (Termiyonik Emisyon, Cheung ve Norde fonksiyonları) kullanılarak, I-V ölçümlerinden idealite faktörü (n), engel yüksekliği (Φb) ve seri direnç (Rs) gibi bazı temel diyot parametreleri hesaplandı. Bu parametreler sıcaklığın bir fonksiyonu olarak incelendiğinde, artan sıcaklıkla engel yüksekliğinin arttığı ve idealite faktörü ile seri direncin artan sıcaklıkla azaldığı gözlendi. Bu değişimler Schottky engelindeki homojensizliğe atfedildi. Ayrıca, C-V ölçümlerinden Fermi enerji seviyesi, difüzyon ptansiyeli, taşıyıcı konsantrasyonu ve engel yüksekliği gibi diyot parametreleri hesaplandı. Tüm bunlara ek olarak Au/Fe3O4/p-Si/Al doğrultucu kontaklarının 25 gray ve 50 gray dozdaki X-ışını radyasyonunun I-V (Akım-Gerilim) karakteristikleri üzerindeki etkileri araştırıldı.

In this study; p-Si and n-Si crystals were used which have the 1-10 Ωcm resistivity, the thickness of 400 μm and the direction of [100]. The Fe3O4 nanoparticles with uniform particle size were synthesized in solution conductions. After chemical cleaning process of wafers, Al metal was enlarged on the lusterless surface of crystals by vaporizing and Fe3O4 nanoparticles are coated on other surface of wafers with dropping method. Then, Au metal was vaporized on the Fe3O4 nanoparticles under 10-5 torr pressure. So, Au/Fe3O4/p-Si/Al and Au/Fe3O4/p-Si/Al rectifiying contacts were obtained. The Fe3O4 nanoparticles have been characterized by using TEM and XRD. The current-voltage (I-V) measurements of these structures were taken for various temperatures. Also, capacitance-voltage (C-V) measurements of these structures were taken at room temperature. The some basic diode parameters such as ideality factor (n), barrier height (Φb) and series resistance (Rs) of Au/Fe3O4/p-Si/Al and Au/Fe3O4/p-Si/Al heterojunctions were calculated from I-V measuruments using different methods (Thermionic Emission, Cheung and Norde functions). When the values of these parameters examined as a function of temperature, it was observed that the barrier height increased as the temperature increased and the ideality factor and series resistance decreased as the temperature increased. This was attributed to inhomogeneous in Schottky barrier. Also, diode parameters such as Fermi energy level, difussion potential, carrier concentration and barrier height were calculated from the C-V measurements. In addition, the effects of 50 gray and 75 gray doses X-ray irradiation on the current-voltage (I-V) characteristics of Au/Fe3O4/p-Si/Al heterojunctions were examined.