In this study, a low-cost and easy-to-apply electrometer design was carried out to measure low current values in the range of 0.1 nA-10 mA depending on different physical environmental conditions such as ambient temperature for semiconductor device characterization. With the logarithmic amplifier and microcontroller used, this design allows simultaneous measurement of sample temperature and low currents. The tests of the new electrometer system were carried out by making dark current measurements in the 300-450 K temperature range of the ZnO semiconductor film prepared by ultrasonic chemical spraying technique. In the study, the conductive contacts (electrode) required for electrical measurements were formed by evaporating Al on the surface of the ZnO film, whose structural, optical and surface properties were also examined. The variation of the electrical conductivity of the film depending on the temperature was obtained from the geometric factor and the measured current values determined depending on the dimensions of the mask used in the Al evaporation process. Comparative experimental results show that the designed new electrometer is cheaper and more flexible to use than the commercial electrometer. The new system is very useful for undergraduate and graduate students and researchers to simultaneously measure light intensity and even moisture-induced electrical conductivity.
Bu çalışmada, yarıiletken aygıt karakterizasyonu için ortam sıcaklığı gibi farklı fiziksel ortam koşullara bağlı olarak 0.1 nA-10 mA aralığında düşük akım değerlerini ölçmek amacıyla düşük maliyetli ve uygulama kolaylığı olan bir elektrometre tasarımı gerçekleştirilmiştir. Kullanılan logaritmik yükselteç ve mikrokontrolcü ile bu tasarım, örnek sıcaklığı ve düşük akımların aynı anda ölçülmesine izin vermektedir. Yeni elektrometre sisteminin testleri, ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği ile hazırlanan ZnO yarıiletken filmin 300-450 K sıcaklık aralığında karanlık akım ölçümleri yapılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada yapısal, optik ve yüzeysel özellikleri de incelenen ZnO filmin yüzeyine Al buharlaştırılarak elektriksel ölçümler için gereken iletken kontaklar (elektrot) oluşturulmuştur. Al buharlaştırma işleminde kullanılan maskenin boyutlarına bağlı olarak belirlenen geometrik faktör ve ölçülen akım değerlerinden filmin elektriksel iletkenliğinin sıcaklığa bağlı değişimi elde edilmiştir. Karşılaştırmalı olarak gerçekleştirilen deneysel sonuçlar, tasarlanan yeni elektrometrenin ticari elektrometreye göre daha ucuz ve daha esnek bir kullanıma sahip olduğunu göstermektedir. Yeni sistem lisans ve lisansüstü öğrencileri ile birlikte araştırmacıların eş-zamanlı olarak ışık şiddeti ve hatta neme bağlı elektriksel iletkenlik ölçümlerinde oldukça kullanışlıdır.