Hidrostatik basınç altında metal/p-Si schottky diyotların elektriksel karakterizasyonu

Abstract

ÖZET Doktora Tezi HİDROSTATİK BASINÇ ALTINDA METAL/p-Sİ SCHOTTKY DİYODLARIN ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONU Güven ÇANKAYA Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Danışman : Prof. Dr. Nazım UÇAR Bu çalışmada Au/p-SVM, Cu/p-Si/Al, Ag/p-S'ı/Al, AI/p-Si/Al, Fe//?-Si/Al, Ni//?-Si/Al ve Sn//?-Si/Al Metal/yarıiletken kontaklar yapıldı. Bunlardan Au//;-Si/Al ve Cu/p-Si/M yapılarlar omik davranış gösterirken diğerleri doğrultucu davranışa sahiptir. İmal edilen Schottky diyodların hidrostatik basınç altında akım-gerilim (I-V) ve kapasite-gerilim (C-V) karakteristikleri incelendi. Bu karakteristiklerden idealite faktörü, engel yüksekliği ve seri direnç gibi diyot parametrelerinin hidrostatik basınç ile değişimleri hesaplandı. Diyodların idealite faktörü ve seri direnç değerleri artan basınçla azalırken engel yüksekliğin. de artış gözlendi. Artan basınçla /?-Si'un yasak enerji aralığının azalmasına rağmen oluşturulan yapıların engel yüksekliğinde gözlenen artış, teorik olarak öngörülen sonuçlarla zıtlık göstermektedir. İdealite faktörleri büyük olan Ag/p-SUAl, Fe//>-Si/Al ve Ni//?-Si/Al yapılarında C-V ölçümlerinden elde edilen engel yüksekliğinin basınç katsayısı diğerlerininkine göre oldukça yüksek değerlere sahiptir. İdealite faktörünün kabul edilebilir normal değerden büyük oluşu : metal-yarıiletken ara yüzeyindeki yüzey halleri ve oksit tabakasına atfedildi. Metal-Induced Gap States (MGS), Unified Defect Model (UDM) ve Disorder-Induced Gap States (DIGS) modelleri kullanılmak suretiyle Ag/p-Si/Al, Fdp- Si/Al ve Ni/p-Si/Al ve Al//?-Si/Al ve Sn/p-Si/Al yapılarında Fermi seviyesinin sırasıyla yarıiletkendeki yüklerin nötral enerji seviyesi civarında ve nötral enerji seviyesi üzerinde mıhlandığı sonucuna varıldı. Sonuç olarak, Ag//?-Si/Al, Fe/p-Si/Al ve Kı/p- Si/Al yapılarının yüksek basınç katsayılarına sahip olması bu yapıların basınç sensörü olarak kullanılabilirliğini artırmaktadır. 2003, 84 sayfa Anahtar kelimeler: Hidrostatik basınç, Schottky diyot, Silisyum, Akım-Gerilim ve Kapasitans-Gerilim ölçümü, Fermi seviyesi mıhlanması.

ABSTRACT Ph.D. Thesis ELECTRICAL CHARACTERIZATION of METAL/p-Si SCHOTTKY DIODES UNDER HYDROSTATIC PRESSURE Güven ÇANKAYA Atatürk University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Physics Supervisor : Prof. Dr. Nazım UÇAR In this study, Au/p-SVAl, Cu/p-SUAl, Ag/p-SUAl, Al/p-SVAl, Fe/p-SVAl, Ki/p-SVAl and Sn//?-Si/Al Metal/Semiconductor contacts were fabricated. The Au/p-Si/Al and the Cu/p-SUAl structures have an Ohmic behaviour, while the others rectifier behaviour. Hydrostatic pressure dependent current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) characteristics of the fabricated diodes were investigated. From these characteristics, the changes of the diodes parameters, ie. ideality factor, barrier height and serial resistance, with the pressure were calculated. Ideality factor and serial resistance of the diodes decrease with increase in pressure, while an increase of the barrier height. The fact that the increasing of the barrier height with the increasing pressure contrast to the behaviour of the forbidden band gap of p-type Si, is a contradiction between the theoretically estimated results. The pressure coefficient of the barrier height of the Ag//?-Si/Al, Fe//>-Si/Al and Ni/p- Si/Al structures with high ideality factors obtained from C-V measurements greater than those of the others. The reason why being the greater ideality factors from the normally accepted value is that interface states and oxide layer in the metal-semiconductor interface. It is concluded that, Fermi level of Ag/p-Si/Al, Fe/p-SiIAi and Ni//?-Si/Al and A1//7-Sİ/A1 and Sn/p-SVAl diodes pinning with the vicinity of the charge neutrality energy level and above the charge neutrality energy level of the semiconductor, respectively by using the Metal Induced Gap States (MIGS), the Unified Defect Model (UDM) and the Disorder Induced Gap States (DIGS) models. In conclusion, due to the greater pressure coefficient of the Ag//?-Si/Al, Fe//?-Si/Al ve Ni//?-Si/Al diodes these structures may be used as a pressure gauge. 2003, 84 pages Keywords : Hydrostatic pressure, Schottky diode, Silicon, Current- Voltage and Capacitance- Voltage measurement, Fermi level pinning