SavedAdd your journal

Journals / Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2017 / Cilt: 23 Sayı: 5

The thickness effect of insulator layer between the semiconductor and metal contact on C-V characteristics of Al/Si3N4/p-Si device

Al/Si3N4/p-Si aygıtının C-V characteristikleri üzerine metal ile yarıiletken kontak arasındaki yalıtkan tabakanın kalınlık etkisi

İkram Orak, Adem Koçyiğit

Pages
536–542
Publication Date
2017-10-20
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗

Özet

v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} Normal 0 false false false TR X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Normal Tablo"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin-top:0cm; mso-para-margin-right:0cm; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0cm; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri",sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-ansi-language:TR;} Metal-Yalıtkan-Yarıiletken (MIS) yapılar elektronik ve optoelektronikteki iyi uygulamalarından büyük ilgiye sahiptirler. Bu yapıların önemi tabaka depolama özelliği, kapasitans etkisi ve yüksek dileketrik sabitlerine sahip olmalarına dayandırılabilir. Bu yüzden Si 3 N 4 tabakalı iki adet numune plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) yöntemiyle birinin kalınlığı 5 nm diğerinin kalınlığı 50 nm olacak şekilde p-tip Si üzerine büyütüldü. Si 3 N 4 tabakasının kalınlığı bir elipsometreyle kontrol edildi. Al/Si 3 N 4 /p tip Si kontağın üzerine Si 3 N 4 tabakasının kalınlık etkisi 10 kHz-1 MHz frekans değerleri için -5 V’tan +5 V voltaj aralığında yapıların kapasitans-voltaj (C–V) ve iletkenlik-voltaj (G–V) karakteristikleri ile oda sıcaklığında   araştırıldı. Farklı kalınlığa sahip kontakların her bir durumda kapasitans değerlerinin artan frekansla azaldığı ve iletkenlik değerlerinin arttığı tespit edildi. Ara yüzey durumları (Nss ) ve Seri direnç (Rs ) etkileri, bariyer yüksekliği ( Normal 0 false false false TR X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Normal Tablo"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin-top:0cm; mso-para-margin-right:0cm; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0cm; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri",sans-serif; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-ansi-language:TR;} Φb ) ve taşıyıcı yoğunluğu (Na ) kapasitans-voltaj (C–V) ve iletkenlik-voltaj (G–V) karakteristikleri karakterizasyonlardan elde edildi ve açıklandı. Ayrıca 5 nm ve 50 nm kalınlık değerindeki tabakalar için 500 kHz frekansta çift yönlü C-V ve G-V karakterizasyonlarından elde edildi ve kıyaslandı. Sonuç olarak, Si 3 N 4 tabakasının kalınlık değişiminin kontakların özelliklerini etkilediği görüldü ve bu kontakların Memrezistör yapısına sahiptirler ve gelecekte hafıza aygıtları için kullanılabilir ve geliştirilebilirler.

Keywords
🔖

Cite This Article

Orak, İ., Koçyiğit, A. (2017). The thickness effect of insulator layer between the semiconductor and metal contact on C-V characteristics of Al/Si3N4/p-Si device. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 23 Sayı: 5, 536–542. https://ajindex.com/articles/1058904

📄 Full Text PDF Viewer

References (23)

  1. Güllü Ö, Türüt A. “Electrical analysis of organic dye-based MIS Schottky contacts”. Microelectronic Engineering, 87(12), 2482-2487, 2010.
  2. Karataş Ş, Yildirim N, Türüt A. “Electrical properties and interface state energy distributions of Cr/n-Si Schottky barrier diode”. Superlattices and Microstructures, 64, 483-494, 2013.
  3. Aydın ME, Yakuphanoglu F, Eom JH, Hwang DH. “Electrical characterization of Al/MEH-PPV/p-Si Schottky diode by current–voltage and capacitance-voltage methods”. Physica B: Condensed Matter, 387(1-2), 239-244, 2007.
  4. Ataseven T, Tatatroğlu A. “Temperature-dependent dielectric properties of Au/Si3N4/n-Si (metal insulator semiconductor) structures”. Chine Physics B, 22(11), 117310-1-117310-6, 2013.
  5. Zeyrek S, Acaroğlu E, Altındal Ş, Birdoğan S, Bülbül MM. “The effect of series resistance and interface states on the frequency dependent C-V and G/w-V characteristics of Al/perylene/p-Si MPS type Schottky barrier diodes”. Current Applied Physics, 13(7), 1225-1230, 2013.
  6. Orak I, Toprak M, Türüt A. “Illumination impact on the electrical characterizations of an Al/Azure A/p-Si heterojunction”. Physica Scripta, 89(115810), 1-5, 2014.
  7. Doğan H, Yıldırım N, Orak I, Elagöz S, Türüt A. “Capacitance-conductance-frequencycharacteristics of Au/Ni/n-GaN/undoped GaNStructures”. Physica B, Condensed Matter, 457, 48-53, 2015.
  8. Bilkan Ç, Zeyrek S, San SE, Altındal Ş. “A compare of electrical characteristics in Al/p-Si(MS) and Al/C20H12/p-Si (MPS) type diodes using current-voltage (I–V) and capacitance–voltage(C-V) measurements”. Materials Science in Semiconductor Processing, 32, 137-144, 2015.
  9. Gökçen M, Altuntaş H, Altındal Ş, Özçelik S. “Frequency and voltage dependence of negative capacitance in Au/SiO2/n-GaAs structures”. Materials Science in Semiconductor Processing, 15(1), 41-46, 2012.
  10. Bülbül MM, Zeyrek S, Altındal Ş, Yüzer H. “On the profile of temperature dependent series resistance in Al/Si3N4/p-Si (MIS) Schottky diodes". Microelectronic Engineering, 83(3), 577-581, 2006.
  11. Kadoda A, Iwasugi T, Nakatani K, Nakayama K, Mori M, Maezaawa K, Miyazaki E, Mizutani T. “Characterization of Al2O3/InSb/Si MOS diodes having various InSb thicknesses grown on Si(1 1 1) substrates”. Semiconductor Science and Technology, 27(045007), 1-6, 2012.
  12. Korucu D, Duman S. “Frequency and temperature dependent interface states and series resistance in Au/SiO2/p-Si (MIS) Diode”. Science of Advanced Materials, 7(7), 1291-1297, 2015.
  13. Demirezen S, Kaya A, Vural Ö, Altındal Ş. “The effect of Mo-doped PVC þ TCNQ interfacial layer on the electrical properties of Au/PVC þ TCNQ/p-Si structures at room temperature”. Materials Science in Semiconductor Processing, 33, 140-148, 2015.
  14. Kavasoglu AS, Kavasoglu N, Kodolbas AO, Birgi O, Oktu O, Oktik S. “Negative capacitance peculiarities in a-Si:H/c-Si rectifier structure”. Microelectron. Engineering, 87(2), 108-116, 2010.
  15. Vural Ö, Şafak Y, Türüt A, Altındal Ş. “Temperature dependent negative capacitance behavior of Al/rhodamine-101/n-GaAs Schottky barrier diodes and Rs effects on the C-V and G/ω–V characteristics”. Journal of Alloys and Compounds, 513, 107-111, 2012.
  16. Soylu M, Cavas M, Al-Ghamdi AA, Al-Hartomy OA, Eş-Tantwy F, Yakuphanoglu F. “The effects of the interfacial layer with interface states on controlling the electronic properties of Au/n-GaAs Schottky diode”. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 14(1-2), 61-66, 2012.
  17. Demirezen S, Özavcı E, Altındal Ş. “The effect of frequency and temperature on Capacitance/conductance-voltage(C/G-V) characteristics of Au/n-GaAs Schottky barrier diodes (SBDs)”. Materials Sciencein Semiconductor Processing, 23, 1-6, 2014.
  18. Kaçus H, Aydoğan Ş, Ekinci D, Kurudirek SV, Türüt A. “Optical absorption of the anthracene and temperature-dependent capacitance–voltage characteristics of the Au/anthracene/n-Si heterojunction in metal–organic-semiconductor configuration”. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 74, 505-509, 2015.
  19. Sze SM. Physics of Semiconductor Devices. 2nd ed. New Jersey, USA, Wiley, 1979.
  20. Bülbül MM. “Frequency and temperature dependent dielectric properties of Al/Si3N4/p-Si(100) MIS structure”. Microelectronic Engineering, 84(1), 124-128, 2007.
  21. Orak I, Ürel M, Bakan G, Dana A. “Memristive behavior in a junctionless flash memory cell”. Applied Physics Letters, 106(233506), 1-5, 2015.
  22. Sze SM, Kwok KN. Physics of Semiconductor Devices. 3rd ed. New Jersey, USA, John Wiley & Sons Inc, 2006.
  23. Rýer I, Vanko G, Lalinský T, Kunzo P, Vallo M, Vávra I, Thomáš P. “Pt/NiO ring gate based Schottky diode hydrogen sensors with enhanced sensitivity and thermal stability”. Sensors and Actuators B, 202, 1-8, 2014.