Au-Sb/n-Si/Cu Schottky diyodlarında seri direncin I-V ve C-V karekteristiklerine etkileri

Abstract

48 ÖZET Bu çalışmada Au-Sb/n-Si/Cu Schottky diyodunun, nötral bölge seri direnci Rs'nin I-V ve C-V karakteristikleri üzerine etkileri araştırıldı. Burada, [111] doğrultusunda büyütülmüş p=100 Hem n-tipi Si kristalinin, bir yüzüne doğrultucu kontak için Cu (% 99.99 saflıkta) ve diğer yüzeyine ise omik kontak için, Au-Sb metali 10`5 tor basınçta buharlaştınlarak, Schottky engel diyodu yapıldı. Au-Sb/n-Si/Cu Schottky diyodunun, oda sıcaklığında I-V ve C-V ölçümleri yapıldı. I-V, C-V ve C`2-V karakteteristikleri çizildi. I-V doğru beslem karakteteristiklerinden faydalanılarak Cheung fonksiyonları dV/d(/«I)-I ve H(I)-I karakteteristikleri çizildi. I-V karakteristiğinden n idialite faktörü; 1.93, C-V karakteristiğinden 1.87 ve Cheung fonksiyonu dV/d(/«I)-I karakteristiği yardımıyla da 2.13 olarak bulundu. İdealite faktörlerinin birden büyük çıkması diyodumuzun ideal değil, bir MİS diyodu gibi davrandığını gösterdi. C`2-V karakteteristiklerinden kesişim potansiyeli VQ= 0.45 V olarak, etkin engel yüksekliği, e^ = 0.57 eV olarak bulunur. I-V karakteteristiklerinden doğru beslem için etkin engel yüksekliği 0.78 eV ve ters beslem için 0.75 eV olarak hesaplandı. Cheung fonksiyonları H(I)-I karakteteristiklerinden etkin engel yüksekliği 0.76 eV olarak ölçüldü. Nötral bölge seri direnci; Cheung fonksiyonları yardımıyla ortalama olarak 47,59 O. olarak bulundu. Daha soma, C-V ve I-V karakteristiklerinin maksimum akım ve voltaj değerleri kullanılarak elde edilen seri direnç ortalamasının 41.25 D. 'a yakın olduğu gözlendi. İdeal olmayan Schottky diyotlarında, Cheung fonksiyonları kullanılarak elde edilen seri direnç değerlerinin beklenenden büyük çıkması, bu fonksiyonların ideal Schottky diyodlannda daha geçerli olabileceği sonucuna verildi. Ayrıca artan frekansla değeriyle (dolayısıyla azalan arayüzey hal yoğunluğuyla), C-V karakteristiğinin pik değerinin düşük voltajlara doğru kaydığı görüldü.

49 SUMMARY In this study, effect of the series resistance on the I-V and C-V characteristics of the Au-Sb/n-Si/Cu Schottky diodes was investigated. We used n-type Si crystal of p=100 Q-cm resistivity that was grown in the [111] direction. Diodes were fabricated by evaporating Au-Sb for ohmic contact to one face of n-type Si crystal and Cu(99,99%) to the other face for rectifying contact. The evaporation processes were done in a vacuum coating unit about 10`5 torr. I-V and C-V characteristics of the Au-Sb/n-Si/Cu Schottky diodes were obtained from measurements. Ideality factor (n), intercept voltage (V0), potential barrier hight (e<j>Bn) and series resistance (Rg) were found. Cheung functions, the I-V and C-V plots were used to determine n,e«))Bn and Rs. We have used model of Chattopadhyay and Raychaudhuri to find series resistance (Rs) from the forward biased C-V characteristics. A value of 1.93 for the ideality factor n was found from slope of the linear portion of the forward biased I-V plot, a value of 1.87 was found from the C`2-V characteristics and a value of 2.13 was found from the Cheung function dV/d(/«I)-I plot. These values indicate that the diodes are not intimate metal-semiconductor (ideal MS) contacts but instead have a metal-interface layer-semiconductor (MIS) configuration. From the C`2-V characteristics of the Au-Sb/n-Si/Cu structure, EF=0.33 eV, V0=0.45 V and barrier hight e<)Bn= 0.57 eV were found. A value of 0.78 eV for the potantial height e(t>Bn was obtained from the slope of the forward biased I-V plot, a value of 0,75 eV was found from the slope of the reverse biased I-V plot, and a value 0.76 eV was found from the Cheung function H(I)- I plot. The value of series resistance (Rs) as calculated using Cheung model was found to be 47,59 Q, and an average of value 41,25Q was obtained from the C-V and I-V characteristics. Thus, as compared with forward biased C-V peak model, it has been concluded that Cheung functions can only be valid for ideal Schottky diodes. Furthermore the peak position in the C-V plot and the value of the capacitance of the peak may be influenced by interface state density, it was seen that the value of capacitance at the peak degcreased and the peak position shifted towards a lower voltage as the density of interface state was decreased or the frequency was increased.