Au/n-GaAs Schottky diyotların hazırlanması ve akım-iletim mekanizmalarının geniş bir sıcaklık aralığında incelenmesi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2015

Öğrenci: EYÜP ÖZAVCI

Danışman: ŞEMSETTİN ALTINDAL

Özet:

Au/n-GaAs Schottky engel diyotları hazırlandı ve onların muhtemel akım-iletim mekanizmaları, 80-340 K sıcaklık aralığında akım-voltaj (I-V) ölçümleri kullanılarak incelendi. Düşük doğru beslem aralığında (I. Bölge: V≤0.3V), lnI-V grafiklerinin eğimleri her sıcaklık için yaklaşık olarak sabit (27.47 V-1) bulundu. Ancak II. bölge diye adlandırılan orta doğru beslem aralığında (0,35 V < V ≤0,8 V), bu grafikler özellikle düşük sıcaklıklarda farklı eğimlere sahiptir. Başka bir ifadeyle her iki bölge için iletim mekanizmasının birbirinden biraz farklı olduğu gözükmektedir. Elde edilen bu sonuçlar, hazırlanan diyotlarda akım-iletim mekanizmasının I. Bölge için, ters-beslem doyum akımının (Is) sıcaklığa zayıf bağlı olması, yarı-logaritmik I-V eğrilerinin aynı eğime sahip olmasından dolayı engel içerisinde tünelleme (Termiyonik alan emisyonu (TFE) ve alan emisyonu (FE)) yoluyla olduğu gözükmektedir. Deneysel I-V-T verileri, özellikle düşük ve orta sıcaklıklarda her iki bölge için diğer iletim mekanizmalarından ziyade TFE ve FE teorilerine uymaktadır. Diğer taraftan her iki bölge için sıfır-beslem engel yüksekliği (Bo) değerlerinin artan sıcalıkla beklenmedik bir şekilde artması ve idealite faktörlerinin ise azalması bu diyotlarda hem aktivasyon enerjisi eğrilerinin lineerlikten sapmasına hem de Bo ile n arasında lineer bir ilişki olmasına yol açmaktadır. Au/n-GaAs diyotlarda, sıcaklığa bağlı I-V karakteristiğinin, hem düşük hem de orta beslem bölgelerinde TE teorisi bazlı engel yüksekliklerinin çift (double) Gaussian dağılımı (GD) ile başarıyla açıklanabileceğini göstermektedir. Ayrıca, bu diyotların kapasite/iletkenlik-voltaj (C/G-V) karakteristikleri 10, 100 ve 500 kHz için incelendi. Katkı atomlarının yoğunluğu (ND), Fermi enerjisi (EF) ve metal ile yarıiletken arasındaki oluşan engel yüksekliği (B) değerleri sırasıyla 500 kHz' de 80 ve 280 K sıcaklıkları için ters beslem C-2-V eğrilerinin lineer kısımlarının eğimlerinden ve V-eksenini kestiği noktalarından elde edildi.