Soğuk altlık yöntemiyle Ag/n-Si metal-yarıiletken ikili yapıların üretilmesi ve karakteristik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında en önemli husus, daha önceden denenmeyen yeni bir teknolojik sürecin Ag/n-Si ikili yapılarının oluşumunda kullanılmasıdır. Soğuk altlık tekniği olarak adlandırılan bu yeni uygulamada, altlık yüzeyi eşit boyutlu kümelerle kaplanmaktadır. Bu büyüme mekanizmasına soliton büyüme mekanizması adı verilir. Bilindiği üzere nano boyutlu gümüş taneleri UV ışınları ile ışınlandırıldığında yüzeysel plazmon rezonans olayı gerçekleşmektedir. Gümüş tanelerinin bu özellikleri kullanılarak ilk defa ısısal tahribata uğratmadan n-Si tabanlı polikristal yapı yüzeyine 200 K ve 300 K sıcaklıklarında kısmen kapalı ortamda soğuk altlık yöntemi ile gümüş buharlaştırılarak Ag/n-Si ikili yapılar (Schottky diyot) oluşturuldu. Metal-yarıiletken geçidinin oluşumu için bu ikili yapılar foto-uyarmalı difüzyon sürecine tabi tutuldu. Elde edilen örneklerin XRD, SEM, EDS ve FESEM ölçümleri alınarak yapısal özellikleri incelendi. I-V ölçümlerinden idealite faktörü (n) ve sıfır besleme engel yüksekliği (ΦB) gibi elektriksel parametreler hesaplandı. Ayrıca Cheung yöntemi kullanılarak seri direnç (Rs) ve idealite faktörü (n) hesaplandı. 200 K altlık sıcaklığında üretilen Schottky diyotlarda elde edilen karakteristik özelliklerin 300 K'e kıyasla daha verimli olduğu gözlemlendi. Bunun nedeni 200 K altlık sıcaklığında silisyum yüzeyindeki gümüş tabakasının eşit boyutlu kümelerden oluşmasından ve bu tabakaların UV ışını ile ışınlanarak foto-uyarmalı difüzyon sürecine tabi tutulmasından kaynaklanmaktadır.

The most important point of this thesis is use of a new technologic process that have never been applied before, in formation of Ag/n-Si bi-structure. In this new application which is low temperature deposition method, substrate surface is coated with equal size grains. This growth mechanism is named soliton mechanism. As known, when equal sized silver grains are irradiated with UV lights, surface plasma resonance phenomenon occurs. By using this characteristic of silver grains and evaporation of silver over n-Si based policrystalline structure surface via low temperature deposition method at 200 K and 300 K temperatures and in almost close environment, Ag/n-Si bi-structures (Schottky diode) have been formed for the first time without any thermal damage. These bi-structures have been exposed to photo-excited diffusion process for metal semiconductor gate formation. Structural characteristics of acquired samples have been examined via XRD, SEM, EDS and FESEM measurements. Electrical parameters such as ideality factor (n) and zero bias barrier height (Φb) have been calculated from I-V measurements. Also serial resistor (Rs) and ideality factor (n) have been calculated by using Cheung method. It is observed that characteristics of produced Schottky diodes at 200 K substrate temperature are more efficient than 300 K temperature because silver layer on silicon surface is formed as equal sized grains at 200 K substrate temperature and when these layers are irradiated with UV lights, plasma resonance phenomenon occurs on surface of diode.