P- tipi silisyum yarıiletkeni ile yapılan bipolar ve simetrik kontak yapıların I-V ve C-V karakteristikleri incelenerek çeşitli parametrelerin hesaplanması

Abstract

ÖZET P-TÎPÎ SÎLÎSYUM YARIİLETKENİ İLE YAPILAN BIPOLAR VE SİMETRİK KONTAK YAPILARIN I-V VE C-V KARAKTERİSTİKLERİ İNCELENEREK ÇEŞİTLİ PARAMETRELERİN HESAPLANMASI ABDULKADIR DARTICI Bu çalışmada ilk olarak metal - yarıiletken kontak yapıları hakkında genel bilgi verildi. Bu yapıların termoiyonik emisyon ve difüzyon teorileri ışığında akım iletim olayı incelendi ve gerekli bağıntılar çıkarıldı. Deneysel çalışmada 1150°.. cm öz direnci}., lmm kalınlığında, 3*4mmI alanına sahip ve <111> doğrultusunda kesilmiş p-tipi silisyum kristali kullanıldı. Bu kristale % 99,999 saflıkdaki Al ve Cu metalleri kontak yapılarak Al/p/Cu diyot ve Al/p/Al Omik simetrik yapısı elde edildi. Ayrıca Cu, Ag, Sn ve NiCrCo metalleri kullanılarak Schottky simetrik yapıları elde edil di. Bu yapıların oda sıcaklığı civarında ( T«291- 300°K ) da I-V ve C-V ölçümleri yapıldı ve gerekli grafikler çizildi ve gerekli ölçüm sonuçları elde edildi. Bu verilere bağlı olarak yapılan hesaplama sonuçları Tablo-1. 2, 3 ve 4 düzenlendi. Al/p-Si/Cu (P*PM) yapılarındaki I-V grafiğinin doğru beslem durumundan düşük voltajda omik akımları ve yüksek voltaj SCL akımları elde edildi. Ayrıca ters beslem durumunda potansiye le bağlı olarak doyma bölgesi akımları gözlendi. Bu bölgelerin Vİni - (Vo + V)1`* ve 1/Ca- V grafiklerinden hollerin engel yüksekliği (e0DP>), difüzyon potansiyeli '(VD), çoğunluk taşı yıcılarının konsantrasyonu (N«) ve dıyot etkin kalınlığı hesaplandı. Bu sonuçların teori ile uyum içinde olduğu göz lendi. MPM Schottky simetrik yapıların I-V grafiğinden potansiyele bağlı olarak doyma bölgesi akımları elde edildi. Bu bölgele- rin lnI-(Vn+V), ini - V ve 1/Ca-V grafiklerinden hollerin ve elektronların engel yükseklikleri (e0r.» ve e0n.) hesap edile rek toplamlarının, si 1 isyum kristalinin yasak enerji aralığına yaklaşık eşit olduğu bulundu. Ayrıca difüzyon potansiyeli ve yapının etkin kalınlığı hesaplanarak önceki çalışmalarla uyum içinde olduğu gözlendi. Böylece MPM yapılarının önemli özellikleri ortaya çıktı; kontgın üzerine direkt olarak 50 V. civarında bir potansiyel uygulandığında- yapının bozulmadıgı ve bir doyma akım bölgesi meydana geldiği gözlendi. Ayrıca NiCrCo metali ile yapılan MPM simetrik yapı, diğer metallerle yapılan simetrik yapılardan tam ters olarak (C-V grafigindeki çeşitli frekans bölgeleri) bir özellik gösterdi. P*PP* Al/p-Si/Al omik simetrik yapısının I-V karakteristigin- deki küçük voltajlarda (I-V) omik akımları, büyük voltajlarda (I-V2) SCL akımları elde edildi. Bunların birbirine eşit olduğu potansiyel ve akım sonuçlarından kontağın etkin kalın lığı hesaplandı. Ayrıca çeşitli alasımlama sıcaklık sürele rinde omik akımların SCL (Space Charge Limited) akımlarına geçiş voltajları sıcaklık süresi artıkça küçüldüğü göz lendi. Bütün sonuçların teorik sonuçlarla uyum içinde o 1 dugu bu 1 undu. VI

SUMMARY THE STUDY OF I-V AND C-V CHARACTERISTIC OF BIPOLAR AND SYMMETRIC CONTACT STRUCTURES BY USING THE SEMICONDUCTOR OF P - TYPE ABDULKADÎR DARTICI General information about metal - semiconductor contact has already been given. The process of current transition of the se structures has been studied in the light of the theories of thermionic emission and diffusion and in addition necessa ry equations has been obtained. As for the experimental study. We have used a p-type silisyum cut in the direction of <111> this crystal has the resisti vity of 1150 S.cm and a thickness of one millimeter Al/pSi/Cu diode and Al/ pSi /Al omic symmetric structures emerged as a result of the contact of aluminum and copper metals with silisyum crystal. In addition to this, Schottky symmetric structures were produced by using such metals as Cu, Ag, Sn and NiCrCo.I-V and C-V values of these structures were found at the room temperature between T~291*K - 300 °K. The calculation results were arranged in conjunction with the above data in Table-1.2,3 and 4 The omic currents at low voltages and SCL currents at high voltages were obtained from the forward bias line of graph ic I - V which has structures of Al / p-Si / Cu (P~PM). The currents of saturation region reverse in position of bias VIIline were observed due to potentiality. We calculated from the lnI-(Vo+V)1`'* and 1/C2-V graphics barrier height of holes (e0oP), diffusion potantiality (Vi>), the concentration of majority carriers (N«) and the effective thickness of the diode and observed that these results were approximately the same as theoric results. The currents of saturation regione in position of obtained from the graphic I - V of Schottky symmetric structures MPM due to the potentiality. The barrier heights of holes and electrons were calculated from the graphics lnl -(V»+V) l-/'*, and 1/C2 - V. Their totals were found to be equal to the forbidden energy gap of silisyum crystal. In addition, diffusion potentiality and effective thickness of the struc- tu re were calculated and it was observed that the result was appraximately equal to the previous studies. And it was found that the structure wasn't desroyd and the saturated current region came into existence when a potantiality of about 50 Volt was applied on the contact these structures. The symmetric structure made of the metal NiCrCo the reverse of the symmetric structures. The omic currents I - V at low voltages were obtained from the characteristic I - V of the omic symmetric structure PH PP* Al/pSi/Al In addition;The transition voltages from omic currents to SCL currents diminishes more and more with the increasing of temperature at the various always temperature durations. And these results were observed to be compatible with equations and information. VIII