ميكانيكية الانتقال الالكترونية لثنائي شوتكي Al/c - Si/M == Electronic Transport mechanism of Al/c - Si/M Schottky Diodes
Author name:
رسل عبد السادة عزوزعبود
Supervisor name:
حسين خزعل رشيد | طالب سلوم حمادي
General topic:
Physics
Specific topic:
Physics
Degree:
Master
University:
Al-Nahrain University - College Of Science - Physics Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
26T1763 - p.pdf
Abstract:
تم في هدا البحث تحضير معدن - شبه موصل باستخدام تقنية التبخير الحراري بالفراغ,حيث استخدمنا اغشيه رقيقه من الانديوم والفضه والذهب والالمنيوم .حيث تم معامله الثنائيات Al/c - Si/Inو Al/c - Si/Ag وAl/c - Si/Au حراريا بدرجات تلدين مختلفة( 303, 373، 473) كلفن. التوصيل الاومي لهذه الثنائيات كان من معدن الالمنيوم بسمك 0.2مايكرومتر اما معادن اتصال شوتكي فقد كانت بسمك(0.1, 0.2) مايكرومتر وضغط تبخير بحدود 10 - 5 ملي بار. تم في هذا البحث ايضا دراسة تاثير حرارة التلدين وتغيير دوال شغل المعادن على الخصائص التقويمية للثنائيات عن طريق دراسة خصائص تيار - جهد ومتسعة - جهد لتلك الثنائيات, وقد لوحظ بان هناك تحسن بالخصائص التقويمية للثنائيات (انخفاض في عامل المثالية وفي كثافة تيار الاشباع العكسي). واظهرت الدراسـة ان كثافة تيار الاشباع Js)) وحاجز الجهد (ΦB) وعامل المثالية (n) تم حسابها باستخدام خصائص تيار - جهد ذات المقياس اللوغارتمي لاحـداثـي التيار. بينت خواص تيار - فولتية للثنائيات Al/c - Si/Inو Al/c - Si/Ag وAl/c - Si/Au بان تيار الظلام الامامي يتغير اسيا تقريبا مع فولتية الانحياز وهذا يتفق مع نموذج اعادة الاتحاد - الانتفاق ولوحظ نقصان تيار الظلام بزيادة السمك. ومن خلال قياسات تيار - فولتية تحت ظروف الاضاءة وجدنا ان التيار الضوئي يزداد مع زيادة درجة حرارة التلدين ويقل مع زيادة السمك . درست خصائص السعة - الجهد للتراكيب الثنائية Al/c - Si/Inو Al/c - Si/Ag ما عدا Al/c - Si/Au بسمك 0.2 مايكرو متر وبدرجات تلدين مختلفة. حيث قيست سعة الانحياز العكسي كدالة لفولتية الانحياز وبتردد 1 ميكاهيرتز وقد دلت هذه النتائج على ان السعة تقل بزيادة جهد الانحياز العكسي، وبزيادة السمك ودرجات حرارة التلدين. قيم جهد البناء الداخلي(Vbi) ، حاجز الجهد (ΦBp) وتركيز الحاملات (Na) تم حسابها باستخـدام علاقـة شوتـكي - موت] C - 2 vs. V [. اظهرت قياسات التوصيليـة المستمرة وباستخـدام علاقة ارهينوس] lnσ = f(103/T) [ وجود طاقاتي تنشيط Ea1وEa2 والقيم المحسوبه تشير الى ان طاقات التنشيط تزداد بزيادة درجه حراره التلدين .اظهرت قياسات التوصيليـة المستمرة وباستخـدام علاقة ارهينوس] lnσ = f(103/T) [ وجود طاقاتي تنشيط Ea1وEa2 والقيم المحسوبه تشير الى ان طاقات التنشيط تزداد بزيادة درجه حراره التلدين . | Metal - semiconductor (M - S) junctions are prepared in this study by thermal evaporation technique, in which we used indium (In), silver (Ag) and gold (Au) films and aluminum (Al) films. The Al/c - Si/In, Al/c - Si/Ag and Al/c - Si/Au diodes heat treated at different annealing temperatures 303,373 and 473 K. The ohmic contact was aluminum with thickness of about 0.2 µm and the Schottky contacts were indium, silver and gold with thickness of (0.1, 0.2) µm under vacuum conditions of about 10 - 5 mbar. The effects of annealing temperatures and work functions have been studied by current - voltage and capacitance - voltage characteristics. The I - V characteristics showed that the rectification properties of all prepared diodes were improved with increasing the annealing temperature and the metal work functions (the ideality factor and the saturation current density decreased). The ideality factor (n), saturation current density (Js) and the barrier height (ΦB) were calculated using I - V plots with semilogarithmatic scale. The current - voltage characteristic of Al/c - Si/In, Al/c - Si/Ag and Al/c - Si/Au junctions showed that the current varies approximately exponentially with applied voltage and the junction was coinciding with recombination - tunneling model, the dark current decreases with increase of the thickness. Under illumination, the photocurrent increases and decreases with increase of annealing temperatures and thickness, respectively. The C - V characteristics of Al/c - Si/In and Al/c - Si/Ag diodes have been prepared at different thickness except Al/c - Si/Au at thickness equal to 0.2µm and annealing temperatures. The reverse bias capacitance was measured as a function of bias voltage at frequency 1 MHz; the capacitance decreases with increasing the reverse bias voltage, also with increasing of thickness and annealing temperatures. The built - in voltage (Vbi), barrier height (ΦB) and the carrier concentration (Na) were calculated using Mott - Schottky plot (C - 2 vs. V). The d.c. conductivity measurements using Arrhenius plot (lnσ=f(103/T)) showed that there are two activation energies Ea1,Ea2.The electrical activation energies increase with increasing annealing temperatures.
