III-V GRUBU BİLEŞİKLERİN ELEKTRİK / ELEKTRONİK ÖZELLİKLERİNE DİSLOKASYONLARIN ELASTİK ZORLANMA ENERJİSİNİN ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada. n-GaAs(l 00) düzlemine salıip yarı iletken taban kullanıldı ve 300 K de yüzey üzerine farklı indentasyonlar uygulanarak 60° dislokasyonlar oluşturuldu. İlk olarak, n-GaAs(100) yan iletken taban 1 ; HN03. 2 ; H20 çözeltisinde 20 °C de 15 dakika kimyasal olarak dağlandı. Optik ve elektron mikroskopik incelemeden dislokasyon yoğunluğu 5xl09 nr2 olarak bulundu. 100 gr, 200 gr ve 300 gr indentasyon uygulandıktan sonra dislokasyon yoğunlukları sırasıyla 8.15xl014 m-2, 32.89xl014 m-2, 74.21xl014 m"2 bulundu. İndentasyon ile oluşturulan 60° dislokasyonun birim uzunluğu başına enerjisi bilgisayar programı kullanılarak 84 mJ/m2 olarak hesaplandı. Indentasyonlu ve indentasyonsuz n-GaAs(100) yüzeyleri üzerine metal yan iletken kontaklar yapıldı, indentasyon ve 60° dislokasyonların etkisini belirlemek için 300 K ve 77 K sıcaklıklarında I-V ve C-V karakteristikleri incelendi İndentasyonsuz numunede engel yüksekliği, tyBa ; difözyon potansiyeli }Vd ; taşıyıcı yoğunluğu, Nd ; fazlalık kapasitesi " C0 ; Schottky diyod seri direnci " R ; idealite faktörü n sırasıyla0.68eV, 0.8 eV, 2.25x1ü23 nr3, llOpF, 22.3 ohm, 1.119 olarak bulundu. Indentasyonlu metal-yarı iletken kontaklar için I-V ve C-V karakteristiklerinden 300 K de ({^, Vd, Nd. C0. R, n değerleri sırasıyla 0.70-0.95 eV. 0.92-1.25 eV » 2.19x1023 -1.92xl023 m'3, 230-295 pF, 47-101 ohm, 1.3-2.38 olarak ve 77 K de ise «^, Vd. Nd. C0 değerleri sırasıyla 0.90-1. 15 eV, 1.05-1.32 eV, 1.86xl022 -1.39X1022 m'3, 240-340 pF olarak bulundu. Bu sonuçlardan, indentasyon oranı arttıkça <^, Vd, C0, R ve n değerlerinin arttığı ve Nd hin azaldığı görüldü. I-V ve C-V karakteristiklerinde dislokasyon yoğunluklan ve indentasyon oranı ile ilişkili histeresizler gözlendi. Ayrıca artan dislokasyon yoğunluğu ve indentasyon oranı ile yarı iletkenin fermi düzeyi üzerindeki enerji aralığında bir artışm olduğu belirlendi ANAHTAR KELİMELER : Dislokasyon, Schottky kontak, m - V grubu bileşik. GaAs, Metal-yarı iletken kontak Engel yüksekliği.indentasyon

m SUMMARY PhD Thesis THE EX4MINA TION OF EFFECTS OF THE ELASTIC STRAIN ENERGY OF DISLOCA TIONS ON ELECTRICITY / ELECTRONIC PROPERTIES OF III-V GROUP COMPOUNDS. YüdmmAYDO?DU Fırat University Graduate School of Science and Technology Department of Physics 1994, page: 127 In this study, n-GaAs (100) plane has been used as substrate and some dislocations of 60° have been produced supplying different indentations on surface at 300 K. Firstly, n-GaAs (100) substrates were echled chemically in the solution 1; HNC^, 2 ; H20 for 15 minutes at 20 °C. From optical and electron microscopic observation the dislocation density were found as 5xl09 m"2. Afta the indentations have been applied the dislocations densities were found as 8.15xl014 nr2, 32.89xl014 nr2, 74.21xl014 nr2 for 100 gr, 200 gr and 300 gr indentations, respectivery. The elastic strain energy of 60° dislocation produced by indentations have been calculated by means of computer program and it was found to be 84 mJ/m2 for per unit dislocation. Then, the metal-semiconductor contacts were made from non-indented and indented n-Ga4s (100) surfaces. In order to determine the effects of indentations and 60° dislocations, I-V and C-V characteristics have been investigated at the temperatures 300 K and 77 K. The barrier height, q^ ; diffusion potential, Vd ; carrier density, Nd ; excess capacitance, C0 ; the series resistance of Schottky diode, R ; ideality factor, n were found as 0,68 eV, 0?8 eV, 2.25x1023 m"3. 1 10 pF,22.3 ohm,1.1 19 respectively at the sample without indentation For the metal-semiconductor contacts with the indentation, from the characteristics of I-V, C-V at 300 K, the qtyBa,Vd, Nd, C<,, R, n values were found as 0.70-0.95 eV, 0.92-1.25 eV, 2.19xl023-1.92xl023 nr3, 230-295 pF, 47-101 ohm, 1.30-2.38 and from the characteristics of C-V at 77 K the q^,Vd, Nd, C0, values were found as 0.90-1.15 eV, 1.05-1.32 eV, 1.86x1022 -1.39x1 022 m"3,240-340 pF respectively. As seen these results, the q^,Vd, C0, R and n values increase 5and Nd value decreases with the increasing indentation rate. Some important hysteresis were also found in the I-V and C-V characteristics related to indentation rate and dislocation densities. Consequently, it was reached the following important result ; the increasing indentation rate and dislocation density have enlarged the region of band gap on the Fermi Level of semiconductor. KEY WORDS :Dislocation, Schottky contact, Hl-V Compounds, GaAs, Metal-semiconductor Barrier height, Indentation