P-Si yarı iletkeni ile hazırlanan schottky eklemlerin elektriksel parametrelerinin hesaplanması

Abstract

Bu tez çalışmasında, (100) doğrultusunda kesilmiş boron katkılı, yaklaşık 5 cm çapında, 5 ohm-cm özdirençli 250 mikrometre kalınlığında p-tipi silisyum kristali kullanılmıştır. Kimyasal temizlik aşamalarından sonra vakum ortamında aynı kristal üzerinde 1.7 mm çaplı 40 adet diyot oluşturulmuştur. Oluşturulan Al/p-Si diyotlarının temel elektriksel parametreleri belirlenmiştir. Bunun için, akım-gerilim (I-V), kapasite-gerilim (C-V) ve iletkenlik-gerilim (G-V) ölçümleri oda sıcaklığında ve karanlık ortamda yapılmıştır. Bu ölçümlerden hareketle 40 adet diyot için idealite faktörü, doyma akımı, engel yüksekliği, arayüzey durumları, difüzyon potansiyeli, seri direnç, Fermi enerji seviyesi, tüketim tabakası genişliği, Schottky alçalması ve maksimum elektrik alan önemli gibi diyot parametreleri tayin edilmiştir. Seri direnç hesaplamalarında kullanılan yöntemlerden elde edilen değerlerin birbiri ile uyum içinde olduğu görülmüştür. Aynı şartlar altında ve aynı kristal üzerinde oluşturulmalarına rağmen her diyot için farklı parametre değerleri elde edilmesi sonucunda tüm parametreler bir Gaussian fonksiyonuna fit edilmiştir. Bu fonksiyon yardımıyla 40 adet diyot için hesaplanan diyot parametrelerinin istatistiksel dağılımları ile ortalama değerleri ve standart sapmaları elde edilmiştir.Deneysel sonuçlar, metal/yarıiletken arasındaki oluşan doğal oksit tabakasının, arayüzey durumlarının, engel yüksekliği homojensizliklerinin ve seri direncin yapının elektriksel karakteristikleri üzerinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir.

In this thesis, a p-type boron doped and (100) oriented silicon crystal with diameter of 5 cm, resistivity of 5 ohm-cm and thickness of 250 micrometer has been used. After chemical cleaning process, 40 diodes have been formed on the same crystal with a diameter of 1.7 mm. The basic electrical parameters of diodes that formed from Al/p-Si have been determined. For this, the current-voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V) and conductance-voltage (G-V) measurements have been made at room temperature and dark environment. From these measurements the ideality factor, saturation current, barrier height, surface states, diffusion potential, serial resistor, Fermi energy level, depletion layer width, Schottky lowering and maximum electric field have been determined for 40 diodes. The values that obtained using serial resistor calculation techniques have been coherent with each other. Despite the use same conditions and crystal surface to formation of diodes the obtained parameter values have been different for each diode. For this reason all parameters have been fitted to Gaussian function. With the aid of this function the mean values and standard deviation of calculated diode parameters have been obtained with statistical dispersion for 40 diodes.Experimental results show that, the nature oxide layer that formed on the metal/semiconductor interface, surface states, barrier height inhomogeneities and serial resistor play important role on the electrical characteristics of structure.