Au/n-Si/Al Schottky Diyotlarında Arayüzey Hallerinin I-V Karakteristiklerine Etkileri

Year 2017, Volume: 38 Issue: 2, 275 - 285, 24.04.2017

Nezir Yıldırım , Mücahide Göndük İkram Orak

https://doi.org/10.17776/cumuscij.298666

Abstract

Günümüz elektronik teknolojisinde ve elektronik sanayinde çok fazla kullanılan Schottky kontaklar
geniş bir uygulama
alanına ve önemli bir yere sahiptir. Bu sebeple bu elemanlar üzerinde çok fazla durulması
gerekir ve birçok
araştırmanın da konusu
olmuştur. Diyodun
tavlama ve numune sıcaklığıyla karakteristik parametrelerinin değişip değişmediğinin değişimini görmek için diyotların tavlamaya ve numune sıcaklığına bağlı akım-gerilim karakteristikleri incelendi. Yapılan hesaplamalar sonucunda
tavlanmamış diyot
için oda sıcaklığında idealite faktörü ve engel yüksekliği I-V ölçümlerinden sırasıyla 1,15 ve 0,74 eV değerleri
elde edildi. Yine 200
⁰C tavlanmış diyot için oda sıcaklığında idealite faktörü
ve engel yüksekliği sırasıyla 1,11 ve 0,73 eV olarak
hesaplanmıştır. Buna göre tavlama
neticesinde diyot tavlama sıcaklığına bağlı olarak daha kararlı hale geldiği söylenebilir. Bu durum, metal yarıiletken arayüzeyindeki istenmeyen fazların tavlama
sıcaklığına bağlı olarak
azaldığının veya büyük ölçüde
yok olduğunun bir kanıtıdır. Au/n-Si/Al Schottky
diyotların oda sıcaklığında tavlanmadan önce ve 200 ⁰C’de tavlandıktan sonra seri direnç ve engel yüksekliği değerleri Norde Fonksiyonları kullanılarak hesaplandı.

Keywords

Schottky diyod, Termal tavlama, Engel yüksekliği, Seri Direnç, Norde Fonksiyonları

The Effects of Thermal Annealing and Sample Temperature on Current-Voltage Characteristics of Au/n-Si/Al Schottky Diodes

Abstract

 Schottky contacts electronic technology and electronics industry have an important
place. Thus today are more extensively in wide range of applications. Because of this reason they will need to focus a lot of studies and research
works.The annealing temperature and the sample temperature characteristic parameters of the diode to see that changed or not depending on current-voltage characteristics were investigated. As a result of the calculation from I-V measurements for as-deposited sample were obtained
ideality factor
and barrier height of 1.15 and 0.74 eV at room temperature respectively. Likewise the calculation from
I-V measurements for 200
⁰C annealed sample were obtained ideality factor and
barrier height 1.11 and
0.73 eV
at
room temperature respectively. According to this as a result of
annealing diode has become more stable. In this case, the metal semiconductor interfacial unwanted phases is evidence
that decrease depending of the annealing temperature.
As
deposited and 200 ⁰C annealed Au/n-Si/Al Schottky
diodes at room temperature series resistance and barrier height values were calculated using the function
Norde’s.

Keywords

Schottky diode, Thermal annealing, Barrier height, Series Resistance, Norde Functions

References

• [1] Türüt, A., Batı, B., Kökçe, A., Sağlam, M. and Yalçın, N., The bias-dependence change of barrier height of Schottky diodes under forward bias by including the series resistance effect, Phys. Scripta 1996; 53 (1); 118-122.
• [2] Bardeen, J., Surface states and rectification at a metal semi-conductor contact, Phys. Rev. 1947; 71; 717-727.
• [3] Sze, S. M., Physics of Semiconductor Devices, 2nd Ed. John Wiley & Sons. 1981.
• [4] Ziel, A. V., Solid State Physical Electronics, 2nd Ed.Prentice-Hall, Inc., 1968.
• [5] Aboelfotoh, M.O., Temperature dependence of the Schottky-barrier height of tungsten on n-type and p-type silicon, Solid State Electronics, 1991; 34 (1); 51-55.
• [6] Quat, V.T. and Nicolet M.A., Electron Trapping in Neutron‐Irradiated Silicon Studied by Space‐Charge‐Limited Current, Journal of Applied Physics, 1972; 43 (6) 2755.
• [7] Rideout, V.L., A review of the theory, technology and applications of metal-semiconductor rectifiers, Thin Solid Films, 1978; 48(3); 261-291,
• [8] Chandra, M. M., Parsad, M., Realizing linear voltage temperature characteristics for forward biased diodes, Journal of Physics D-Applied Physics, 1986; 19 (1); 89-93.
• [9] Batı, B., Al-Sb/n-Si/Cu Schottky Diyotlarında Seri Direncin I-V ve C –V Karakteristiklerine Etkileri. Y.Y Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Van, 1993.
• [10] Korkut, H.,Yildirim, N., Turut, A., Temperature-dependent current–voltage characteristics of Cr/n-GaAs Schottky diodes, Microelectronic Engineering, 2009; 86 (1); 111-116.
• [11] Morita, M., Ohmi, T., Hasegawa, M., Kawakami, M. and Ohwada, M., Growth of native oxide on a silicon surface, Journal of Applied Physics, 1990; 68 (3); 1272.
• [12] Çetinkara, H.A., Sağlam, M., Türüt, A. and Yalçın, N., The effects of the time-dependent and exposure time to air on Au/epilayer n-Si Schottky diodes, The European Physical Journal Applied Physics 1999; 6 (1); 89-94.
• [13] Ayyıldız, E., Temirci, C., Batı, B., Türüt, A., The effect of series resistance on calculation of the interface state density distribution in Schottky diodes, International Journal of Electronics, 2001; 88 (6); 625-633.
• [14] Raychaudhuri, R., and Chattopadhyay, P., Energy distribution of interface state charge density in Cu-nSi Schottky diode with thin interfacial oxide layer, Applied Surface Science, 1994; 78 (3); 233-238.
• [15] Türüt, A., Tüzemen, S., Yıldırım, M., Abay, B. and Sağlam, M., Barrier height enhancement by annealing Cr Ni Co alloy Schottky contacts on LEC GaAs, Solid-state electronics, 1992; 35 (10); 1423-1426.
• [16] [16] Werner, J. H. and Rau, U., Springer Series in Electronics and Photonics, Vol.32 Edited by J.F. Luy and P.Russer (Springer, Berlin 1994).
• [17] Nuhoğlu, Ç., Gülen, Y, The effect of high temperature annealing on Schottky diode characteristics of Au/n-Si contacts, Vacuum, 2010; 84 (6); 812–816.
• [18] Yıldırım, N., Saçtırma Yöntemiyle Hazırlanan Ni/n-GaAs Schottky Engel Diyotların Karakteristik Parametrelerinin Tavlama ve Numune Sıcaklığına Bağlı Değişimleri, Atatürk Ü. Fen Bil. Ens. Doktora Tezi, 2009.
• [19] Norde, H., A modified forward I-V plot for schottky diodes with high series resistence, Journal of Applied Physics, 1979; 50, 5052.
• [20] Bohlin, K. E., Generalized Norde plot including determination of the ideality factor, Journal of Applied Physics, 1986; 60(3); 1223.
• [21] Cibils, R. M., Buitrago, R. H., Forward I-V Plot for Nonideal Schottky Diodes with High Series Resistance, J. Appl. Phys., 1958; 58; 1075.
• [22] Orak, İ., Ejderha, K., Sönmez, E., Alanyalıoğlu, M., Turut, A., The effect of annealing temperature on the electrical characterization of Co/n type GaP Schottky diode, Materials Research Bulletin 2015; 61; 463-468.
• [23] Aydin, M. E., Gullu, O., Yildirim, N., Temperature dependence of current–voltage characteristics of Sn/p-Si Schottky contacts, Physica B-Condensed Matter, 2008; 403 (1); 131-138.