Polipirol/P-Si/Al diyodunun karakteristik parametrelerinin zamana bağlılığı

Abstract

ÖZET Y. Lisans Tezi POLİPİROL/P-Sİ/AL DİYODUNUN KARAKTERSİSTÎK PARAMETRELERİNİN ZAMANA BAĞLILIĞI Demet KORUCU Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Danışman: Doç.Dr.Mustafa SAĞLAM Bu tezde, [lOO] doğrultusunda büyütülmüş, özdirenci 15-20 Q-cm olan p-Si kristali kullanılarak elde edilen Polipirol/p- Si/Al diyotlanrı karakteristik parametielerinin zamanla kararlı olup olmadıkları araştirılmıştır. Bunun için, omik kontak p-Si'un mat yüzeyi üzerine Al metali buharlaştırılarak ve N2 atmosferinde 580°C'de 3 dakika tavlanarak yapıldı. Polimerizasyon işleminden önce p-Si'un ön yüzeyinde oluşan tabii oksitleri uzaklaştırmak için, numune seyreltilmiş HF ile (HF:H2O;l:10) yıkandıktan sonra deiyonize suyla iyice yıkandı. Polimerizasyonun sadece parlatılmış yüzeyde oluşabilmesi için, omik kontak yapılmış yüzey ve yan yüzeyler elektriksel ve kimyasal olarak izole edildi. Numune polimerizasyon işlemi için hazır hale getirilince, sabit akım şartlan altinda (I=3mA, T=55°C) elektrokimyasal polimerizasyon işlemi gerçekleştirildi. Böylece polipirol/p-Si/Al diyot yapısı 0.40 M pirol ve 0.1 M tetrabutylarnmoniume tetrafluoroborate karışımından 55°C elektrolit sıcaklığında elde edildi. Devre elemanının akrm-voltaj ölçümleri, oda sıcaklığında ve karanlıkta HP4140B picoampermeter kullanılarak gerçekleştirildi. Yaşlanmanın veya zamana bağlılığın etkisini araştırmak için diyodun I-V ölçümleri, hemen, 7 gün sonra, 15 gün sonra, 30 gün sonra, 60 gün sonra ve 90 gün sonra tekrarlanarak kaydedildi. Artan yaşlanma zamanıyla polipirol/p-Si/Al diyodunun doğru ve ters beslem I-V ölçümleri değerlendirilerek, idealite faktörü, engel yüksekliği ve seri direnç değerleri hesaplandı. Artan yaşlanma zamanıyla engel yüksekliği 0.68 eV'dan 0.80 eV'a yükselirken; idealite faktörü 2.00'dan 1.93'e azaldı. Seri direnç ise artan yaşlanma zamanıyla 506 Q 'dan 16575 Q 'a lineer olarak arttı. Bundan başka arayüzey hallerinin enerji dağılım eğrileri artan yaşlanma zamanına göre deneysel I-V karakteristiklerinden elde edilmiştir ve arayüzey hal yoğunluğunun, bant aralığının ortasında valans bandının tabanına doğru beslemle eksponansiyel bir artişa sahip olduğu görülmüştür. 2003, 69 sayfa Anahtar Kelimeler: Polimer-İnorganik Yarıiletken Kontak, Schottky Diyodlar, İletken Polimer, PolipiroL Ara Yüzey Hal Yoğunluğu.

ABSTRACT Master Thesis THE EFFECTS OF THE TIME-DEPENDENT ON THE CHARACTERISTICS PARAMETERS OF POLYPYRROLE//?-TYPE Si/Al DIODE Demet KORUCU Atatürk University Graduated School Department of Physics Supervisor: Assoc.Prof.Dr. Mustafa SA?LAM The samples were prepared using mirror cleaned and polished (as received from the manufacturer) p-type Si wafers with (100) orientation and 15-20 Q cm resistivity. The ohmic contact was made by evaporating Al on the back of the substrate, followed by a temperature treatment at 580°C for 3 min in a N2 atmosphere. The native oxide on the front surface of p-Si was removed in a HF:H20 (1:10) solution and finally the wafer was rinsed in deionized water before polymerization was carried out. The ohmic contact made and the edges of the p-Si substrate used as an anode were carefully covered by wax so that the polished and cleaned front side of the sample was exposed to the electrolyte by mounting it in an experimental set-up employed for anodization. A Pt plate was used as the cathode. Anodization process was carried out under constant current conditions of/ = 1mA and at 55°C temperature. The polypyrrole/p-Si diodes were fabricated by an electrolyte being held at a constant temperature of 55°C that was composed of 0.40 M pyrrole and 0.1 M tetrabutylammoniume tetrafluoroborate. The current- voltage measurements of the device were performed at room temperature in dark, using a HP4140B picoampermeter. Moreover, in order to observe the effect of the ageing, the measurements were also repeated 7, 15, 30. 60 and 90 days after fabrication of the polypyrrole/p-Si contact. The characteristic parameters such as ideality factor, barrier height and series resistance of the polypyrrole/p-Si/Al structure were obtained using the current-voltage characteristics with increasing aging time. The values of the ideality factor n have decreased from 2.00 to 1.93 with increasing aging time. Again, the values of the barrier height of the polypyrrole//?-Si/Al structure obtained from the forward bias I-V characteristics have increased from 0.68 eV to 0.80 eV with increasing ageing time. The series resistance Rs of the polypyrrole//?-Si structure have increased from 506 Q to 16575 Q with increasing ageing time. Furthermore, the energy distribution curves of the interface states have been determined from the experimental I-V characteristics with respect to increasing ageing time. The interface states density has an exponential rise with bias from the midgap towards the bottom of the valence band. 2003, 69 pages Keywords: Polymer-Inorganic Semiconductor Contact, Schottky Diodes, Conducting Polymer, Polypyrrole, Interface State Density.