Au/antrasen/n-Si/Al schottky diyodun temel karakteristik parametrelerinin sıcaklığa bağlı I-V (akım-voltaj) ve C-V(kapasite-voltaj) ölçümlerinden tayin edilmesi

Abstract

Bu çalışmada n-tipi Si yarıiletkeni üzerine antrasen organik malzemesi ile oluşturulmuş kontağın karakteristikleri çalışıldı. Organik arayüzeyli Schottky diyodun üretiminde (100) doğrultusunda, 400 μm kalınlığında ve 1-10Ω-cm özdirence sahip n-Si kullanıldı. Değişen sıcaklık aralıklarında (300K-180K) akım-gerilim ve kapasite-gerilim ölçümleri kullanılarak diyodun karakteristik parametreleri elde edildi. Oda sıcaklığında Au/ Antrasen /n-Si/Al yapısının idealite faktörü ve engel yüksekliği değeri I-V karakteristiğinden 1.80 ve 0.87 elde edildi. Ayrıca aynı yöntemle yapılan Au/n-Si/Al referans numunesinin I-V ölçümleri laboratuvar sıcaklığında değerlendirildi. Seri direnç (Rs) değerleri Cheung fonksiyonları ve Norde fonksiyonları yardımıyla bulundu. Cheung fonksiyonlarından elde edilen kontak parametreleri ile Norde fonksiyonundan elde edilen kontak parametreleri karşılaştırıldı. Bu metotlardan elde edilen engel yüksekliklerinin artan sıcaklık değerleriyle lineer olarak arttığı gözlemlendi. Sıcaklığa bağlı arayüzey hal yoğunluğunun , arayüzey hal enerjisine karşı değişimi gösterildi. Her sıcaklık değerinde artan arayüzey hal enerjisi ile arayüzey hal yoğunluğunun azaldığı görüldü. Ayrıca I-V ölçümlerinden yararlanılarak modifiye edilmiş Richardson eğrisi çizildi. Bu eğriden elde edilen Richardson sabiti değeri A*=3.2 10-9A/K2cm2 olarak bulundu.Ayrıca antrasen ince filminin enerji band aralığı 1,65 eV olarak hesaplandı. Diyodun ters beslem 1/C2-V karakteristiklerinden difüzyon potansiyeli, fermi enerji seviyesi, engel yüksekliği,donor konsantrasyonu değerleri elde edildi. C-V ölçümlerinden bulunan engel yüksekliği değeri I-V ölçümlerinden bulunan engel yüksekliği değerinden daha büyük olarak bulundu. Bu iki değer arasındaki uyumsuzluk artık kapasite veya engelin inhomojenliğine atfedildi. Au/Antrasen /n-Si/Al diyodunun bulunan bütün karakteristik özelliklerine göre MIS (metal-yalıtkan-yarıiletken) davranışı sergilediği gözlendi.Sn/Antrasen /n-Si/Al diyodunun bulunan bütün karakteristik özelliklerine göre MIS (metal-yalıtkan-yarıiletken) davranışı sergilediği gözlendi.

In this study, the characteristics of the contact formed with anthracene organic material over n-type Si semiconductor were studied. In the production process of Schottky diode with organic interface, n-Si with the direction of (100), the thickness of 400 μm and the 1-10 Ω cm resistivity was used. The characteristic parameters of the diode were obtained by being used current-voltage and capacity-voltage measurements within the different temperature intervals (300K-180K). The ideality factor and barrier height value of the Au/ Anthracene /n-Si/Al within the I-V characteristic were calculated as 1.80 and 0.87 eV in the room temperature. In addition, the I-V measurements of the reference sample of the Au/n-Si/Al fabricated with the same method were evaluated in the laboratory temperature. The values of the serial resistance (Rs) were found with Cheung and Norde functions. The contact parameters obtained from the Cheung functions were compared with the contact parameters obtained from the Norde functions. It was observed that the barrier heights increased in a linear way with the ascending temperature values. The alteration of the interface station density connected to the temperature towards the interface station energy was shown. In each temperature value, it was seen that while the interface station energy was increasing, the interface station density was decreased. In addition, the modified Richardson curve formed with the help of I-V measurements was drawn. The Richardson constant value obtained from this curve was found as A*=3.2 10-9A/K2cm2. The energy band interval of the athracene thin film was calculated as 1.65 eV. the values of the diffusion potential of the reverse bias 1/C2-V characteristics of the diode, the level of fermi energy, barrier height and donor contractions wee obtained. The value of the barrier height found from the C-V measurements was higher than the value found from I-V measurements. This discrepancy between two values might be described with the residual capacity or the inhomogeneity of the barrier. The obtained all features of the Au/ Anthracene /n-Si/Al diode's characteristics showed similar MIS' features (metal, insulator, semiconductor).Also Sn/Antrasen /n-Si/Aliode's characteristics showed similar MIS' features.