Research Article

Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi

Volume: 22 Number: 3 June 1, 2018
TR EN

Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi

Abstract

 

Bu çalışmanın amacı, ara yüzey seviyelerinin ve seri direcin (Rs) Sc2O3 (Skandiyum oksit) MOS (Metal Oksit Yarıiletken) kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisini frekansa bağlı olarak incelemektir. Sc2O3 MOS kapasitörü RF magnetron saçtırma sistemi ile p tipi Si (100) üzerine üretilmiştir. Kapasitörün kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/ω-V) değişimleri, 50 kHz ile 1 MHz arasında değişen altı farklı frekansta ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar, C-V eğrisinin yığılım bölgesinde kapasitans değerlerinin Rs etkisi nedeniyle beklenenden daha düşük olduğunu göstermiştir. G/ω-V karakteristiklerinde ise bu etki nedeniyle pikler belirgin bir şekilde oluşmamıştır. Bu nedenle, ölçüm sonuçlarına Rs düzeltmesi yapıldıktan sonra, Sc2O3/Si ara yüzeyinde oluşan tuzak yüklerinin elektriksel karakteristik üzerine etkisi incelenmiştir. Frekansın azalmasıyla birlikte ara yüzey tuzak yükleri, AC voltaj sinyalini takip ederek ölçülen kapasitansa katkı sağlamışlardır. Düzeltilmiş C-V ve G/ω-V ölçümlerinden yararlanılarak p tipi Si için taşıyıcı konsantrasyonu (Na), bariyer yüksekliği (ΦB) ve Fermi seviyesi - değerlik bandı arasındaki enerji farkı (EF) değerleri hesaplanmıştır.


The purpose of this study is to examine the effects of interface states and series resistance (Rs) on the electrical characteristic of Sc2O3 (Scandium oxide) MOS (Metal Oixde Semiconductor) capacitor depending on frequency. Sc2O3 MOS capacitor was produced on p type Si (100) with RF magnetron sputtering. Capacitance-voltage (C-V) and Conductance-voltage (G/ω-V) variations of the capacitor were measured in six different frequencies ranging from 50 kHz to 1 MHz. The obtained results showed that the capacitance values in the accumulation region of the C-V curve were lower than expected due to the Rs effect. The peaks were not clearly formed due to this effect in the G/ω-V characteristics. For this reason, the effect of trap charges on the electrical characteristics of the Sc2O3/Si interface was investigated after Rs correction applied to the experimental results. The interface trap-charges contributed to the measured capacitance with decreasing frequency by following the AC voltage signal. The carrier concentration for p type Si (Na), barrier height (ΦB), and energy difference between the bulk Fermi level and valance band edge (EF) values were calculated by using corrected C-V and G/ω-V measurements.

Keywords

References

  1. [1] A. Laha, H.J. Osten ve A. Fissel, “Influence of interface layer composition on the electrical properties of epitaxial Gd2O3 thin films for high-k application,” Applied Physics Letters, vol. 90, no. 25, 252101 pp. 1–3, 2007.
  2. [2] A. Kahraman, E. Yilmaz, S. Kaya ve A. Aktag, “Effects of post deposition annealing, interface states and and series resistance on electrical characteristics of HfO2 MOS capacitors,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 26, no. 11, pp. 8277–8284, 2015.
  3. [3] G. Niu, B. Vilquin, N. Baboux, C. Plossu, L. Becerra, G. Saint-Grions ve G. Hollinger, “Growth temperature dependence of epitaxial Gd2O3 films on Si (111),” Microelectronic Engineering, vol. 86, no. 7-9, pp. 1700–1702, 2009.
  4. [4] P.M. Tirmali, A.G. Khairnar, B.N. Joshi ve A.M. Mahajan, “Structural and electrical characteristics of RF-sputtered HfO2 high-k based MOS capacitors,” Solid State Electronics, vol. 62, no. 1, pp. 44–47, 2011.
  5. [5] M.M. Pejovic, M.M. Pejovic ve A.B. Jaksic, “Contribution of fixed oxide traps to sensitivity of pMOS dosimeters during gamma ray irradiation and annealing at room an elevated temperature,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 174, pp. 85–90, 2012.
  6. [6] T-M. Pan, ve W-S.Huang, “Effects of oxygen content on the structural and electrical properties of thin Yb2O3 gate dielectrics,” Journal of the Electrochemical Society, vol. 156, no. 1, pp. G6-G11, 2009.
  7. [7] A. Kahraman, E. Yilmaz, A. Aktag ve S. Kaya, “Evaluation of radiation sensor aspects of Er2O3 MOS capacitors under zero gate bias,” IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 63, no. 2, pp. 1284–1293, 2016.
  8. [8] A.G. Khairnar ve A.M. Mahajan, “Effect of post-deposition annealing temperature on RF-sputtered HfO2 thin film for advanced CMOS technology,” Solid State Sciences, vol. 15, pp. 24–28, 2013.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Metrology, Applied and Industrial Physics, Material Production Technologies

Journal Section

Research Article

Authors

Ayşegül Kahraman
ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ, FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ, FİZİK BÖLÜMÜ
Türkiye

Ercan Yılmaz
ABANT İZZET BAYSAL ÜNİVERSİTESİ, NÜKLEER RADYASYON DEDEKTÖRLERİ UYGULAMA VE ARAŞTIRMA MERKEZİ
Türkiye

Publication Date

June 1, 2018

Submission Date

July 10, 2017

Acceptance Date

February 19, 2018

Published in Issue

Year 2018 Volume: 22 Number: 3

APA
Kahraman, A., & Yılmaz, E. (2018). Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi. Sakarya University Journal of Science, 22(3), 915-921. https://doi.org/10.16984/saufenbilder.327593
AMA
1.Kahraman A, Yılmaz E. Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi. SAUJS. 2018;22(3):915-921. doi:10.16984/saufenbilder.327593
Chicago
Kahraman, Ayşegül, and Ercan Yılmaz. 2018. “Ara Yüzey Seviyelerinin Ve Seri Direncin Sc2O3 MOS Kapasitörünün Elektriksel Karakteristiği üzerine Etkisi”. Sakarya University Journal of Science 22 (3): 915-21. https://doi.org/10.16984/saufenbilder.327593.
EndNote
Kahraman A, Yılmaz E (June 1, 2018) Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi. Sakarya University Journal of Science 22 3 915–921.
IEEE
[1]A. Kahraman and E. Yılmaz, “Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi”, SAUJS, vol. 22, no. 3, pp. 915–921, June 2018, doi: 10.16984/saufenbilder.327593.
ISNAD
Kahraman, Ayşegül - Yılmaz, Ercan. “Ara Yüzey Seviyelerinin Ve Seri Direncin Sc2O3 MOS Kapasitörünün Elektriksel Karakteristiği üzerine Etkisi”. Sakarya University Journal of Science 22/3 (June 1, 2018): 915-921. https://doi.org/10.16984/saufenbilder.327593.
JAMA
1.Kahraman A, Yılmaz E. Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi. SAUJS. 2018;22:915–921.
MLA
Kahraman, Ayşegül, and Ercan Yılmaz. “Ara Yüzey Seviyelerinin Ve Seri Direncin Sc2O3 MOS Kapasitörünün Elektriksel Karakteristiği üzerine Etkisi”. Sakarya University Journal of Science, vol. 22, no. 3, June 2018, pp. 915-21, doi:10.16984/saufenbilder.327593.
Vancouver
1.Ayşegül Kahraman, Ercan Yılmaz. Ara yüzey seviyelerinin ve seri direncin Sc2O3 MOS kapasitörünün elektriksel karakteristiği üzerine etkisi. SAUJS. 2018 Jun. 1;22(3):915-21. doi:10.16984/saufenbilder.327593

Cited By


INDEXING & ABSTRACTING & ARCHIVING

33418 33537  30939     30940 30943 30941  30942  33255    33253  33254

30944  30945  30946   34239




30930Bu eser Creative Commons Atıf-Ticari Olmayan 4.0 Uluslararası Lisans   kapsamında lisanslanmıştır .