Metal yarıiletken (ms) ve anodik oksit ve sülfür ince izolasyon tabakalı metal-ince izolasyon tabakası-yarıiletken (mıs) diyotların elektriksel özellikleri

Abstract

IV ÖZET Yüksek Lisans Tezi METAL- YARI İLETKEN (MS) VE ANODİK OKSİT VE SÜLFÜR İNCE İZOLASYON TABAKALI METAL- İNCE İZOLASYON TABAKASI-YARIÎLETKEN (MİS) DÎYOTLARIN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ Bu çalışmada (100) yönelimli n-tipi GaAs yarıiletken taban kullanılmıştır. Birinci aşamada Ag ve Ni metalleri kullanılarak metal- yarıiletken (MS) schottky kontak diyotları oluşturulmuştur. Ag kullanılarak olşturulan MS schottky kontak diyodu yapılacak Metal-ince izolasyon tabakası - yarıiletken (MİS) diyotları için referans olarak düşünülmüştür. İkinci aşamada GaAs kıristalleri üzerine anodik ve sülfür ince izolasyon tabakaları kaplanmıştır. Oksit izolasyon tabakaları büyütülme şartlarına göre oksitl, oksit2, oksit3, oksit4 şeklinde ve sülfür izolasyon tabakaları büyütülme şartlarına göre sülfürl, sülfür2, sülfür3, sülfür4 şeklinde adlandırılmıştır. Oksit kaplanan iki GaAs kristaline (oksitl, oksit2) ve sülfür kaplanan GaAs kristaline Ag metali ve oksit kaplanan diğer iki GaAs kristaline (oksit3,oksit4) Al metali kaplanarak MİS diyotları oluşturulmuştur. Oda sıcaklığında ve düşük değişik sıcaklıklarda diyotlarm I-V ve C-V karakteristiği incelenmiştir. I-V ölçümlerinden, üç metotla Schottky bariyer yüksekliği (4*n ) ve idealite faktörü (n) değerleri bulunmuştur. Ayrıca üçüncü metotla diyotlarm seri dirençleri hesaplanmıştır.C-V ölçümlerinden, etkin taşıyıcı yoğunlukları (Nd) bulunmuştur. I-V ölçümlerinden, metal ve yarıiletken arasına ince izolasyon tabakası koymanın bariyer yüksekliğini artırdığı gözlenmiştir. Bu artışın anodik oksit ara tabakası kullanılan yapılarda, anodik sülfür ara tabakası kullanılanlara göre daha fazla olduğu gözlenmiştir. Ayrıca anodik oksit kullanılan yapılarda idealite faktörünün arttığı sülfür kullanılanlarda ise hemen hemen aynı kaldığı gözlenmiştir. Değişik sıcaklıklarda yapılan I-V ölçümlerinden sıcaklık azaldıkça bariyer yüksekliğinin azaldığı gözlenmiştir. Mi ve Ag - MS diyotlar için metallerin iş fonksiyonlarının, bariyer yüksekliğini etkilemediği gözlenmiştir. Anahtar kelimeler : Schottky diyot, MİS diyot, GaAa, Anodizasyon.

SUMMARY M. Sc. Thesis ELECTRICAL PROPERTIES OF METAL -SEMI CONDUCTOR (MS) STRUCTURES AND METAL-THIN ISOLATION LAYER-SEMICONDUCTOR (MIS) STRUCTURES WITH ANODIC OXIDE AND SULFUR THIN ISOLATION LAYER In this study, n-GaAs wafers with (100) orientation were used. At the first stage, metal-semiconductor contact Schottky diodes were fabricated using Ag and Ni metals- MS Schottky contact diode formed using Ag metal was thought as a referance for metal-thin isolation layer-semiconductor (MIS) diodes which were formed using Ag metal. At, the second stage, anodic oxide and sulfur thin isolation layers were formed on GaAs wafers. According to their forming conditions oxide isolation layers were called as oxidel, oxide2, oxide3, oxide4 and sulfur isolation layers were called as sulfurl, sulfur2, sulfur3, sulfur4. Ag metal was covered on two n-GaAs surface on which anodic oxide was grown and on four n-GaAs surface on which anodic sulfur was grown. Al metal was covered on other two n-GaAs wafers on which anodic oxide was grown. At room temperature and at lower different temperature I-V and C-V diodes characteristics were measured. From I-V measurements barrier heights ($Bn) and ideality factors (n) of diodes v/ere found with three different methods. In addition, the third method was used to calculate serial resistivity of diodes. From C-V measurements effective carrier consantrations were also determined. From I-V measurements it was seen that placing isolation layer between metal and semiconductor made barrier height to be increased. This increase is greater at MIS structures with anodic oxide than that at MIS structures with anodic sulfur. Moreover at anodic oxide MIS structures, ideality factors increased but remained almost the same at anodic sulfur MIS structures. From I-V measurements it was observed that barrier, height increased with temperature. For Ag and Ni - MS diodes barrier heights were independent of metals work functions. Key words : Schottky diode, MIS diode, GaAs, Anodization