H2 öntavlamalı Au/N-GaaS diyotlarda elektriksel karakteristiklerin Schottky metal kalınlığı ve sıcaklığa bağlı değişiminin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada yarıiletken teknolojisinde verimli bir şekilde kullanılabilecek nanometre kalınlıklı Au/n-GaAs Schottky diyotlara ait akım-gerilim (I-V), kapasite-gerilim (C-V) gibi elektriksel karakteristikler numune sıcaklığına ve ısıl tavlama sıcaklığına bağlı olarak detaylı bir şekilde ele alındı. Diyotlarda meydana gelen taşıyıcı iletim mekanizması, tekli ve ikili Gauss dağılımı temelinde incelendi. Ayrıca sıcaklığın fonksiyonu olarak elde edilen diyot parametreleri üzerine, engel metali kalınlığının ve hidrojen ile yüzey hazırlamanın etkileri araştırıldı. Hidrojen ortamında yapılan tavlama işleminin metal-yarıiletken yüzeyini pasive ederek potansiyel engelinin düşmesine neden olduğu görüldü. Ayrıca, artan metal kalınlığının diyotların engel yüksekliğini ve idealite faktörünü azalttığı gözlemlendi. Bu durumun literatür (Jin et al. (1991); Yuan et al. (1993); Wang ve Ashok (1994); Jang ve Lee (2002); Chen ve Chou (2004); Forment et al. (2004)) ile iyi bir uyum sergilediği sonucuna varıldı. Ayrıca, sıcaklığa bağlı ters beslem C-V ölçümlerinden engel yüksekliği ve taşıyıcı konsantrasyonları hesaplandı. En son olarak, tüm diyotlar azot ortamında ısıl tavlama işlemine maruz bırakıldı. Burada hidrojenle önceden tavlanan diyotların genel olarak daha geç bozulduğu görüldü. Bu da üretilen diyotlarda hidrojen ile tavlama işleminin diyotun ısıl kararlılığını artırarak MESFET'lerde verimli bir şekilde kullanılabilirliğini ortaya koymaktadır.

In this study, the electrical characteristics of Au/n-GaAs Schottky diodes with nm metal thickness, such as current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V), have been investigated as a function of sample temperature and thermal annealing temperature. Transport mechanisms of the diodes have been handled on the basis of single/double Gaussian barrier distribution. Also, it has been looked into impact mechanisms and effects of barrier metal thickness and hydrogen annealing procedure on the temperature dependent diode parameters. Barrier heights of the diodes fabricated from the samples annealed in hydrogen atmosphere were smaller than those of reference diodes. This was attributed to the fact that hydrogen atoms passivated dangling bonds on metal-semiconductor interface. It was seen that this result was in good agreement with studies of Jin et al. (1991); Yuan et al. (1993); Wang ve Ashok (1994); Jang ve Lee (2002); Chen ve Chou (2004); Forment et al. (2004). In addition, barrier height and carrier doping concentration of the device were obtained from temperature dependent reverse bias C-V measurements. Finally, all devices were exposed to thermal annealing in nitrogen atmosphere. It was observed that hydrogen pre-annealed devices have longer lifetimes. This demonsrates that hydrogen pre-annealing procedure enhances the stability of the diode, and can be efficiently used in MESFETs.