Al/HfO2/p-Si (MIS) yapının elektriksel ve dielektrik özelliklerinin sıcaklık ve radyasyona bağlı incelenmesi

Al/HfO2/p-Si Metal-Yalıtkan-Yarıiletken (MIS) yapının doğru ve ters gerilim akım-voltaj (I-V), kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/?-V) karakteristikleri 80-400 K sıcaklık aralığında incelendi. Termoiyonik emisyon teorisi temel alınarak, sıfır potansiyel engel yüksekliği (?B0) ve idealite faktörü (n) 80 K'de sırasıyla 0.28 eV ve 3.88; 400 K'de sırasıyla 0.90 eV ve 2.81 olarak elde edildi. Klasik Richardson ln(Io/T2)?q/kT eğrisi lineer bir bölgeye sahip olup aktivasyon enerjisi ve Richardson sabitinin (A*) değerleri bu eğriden elde edildi. A* değeri p-Si için bilinen teorik değerden(? 32 A/cm2K2) oldukça küçüktür. I-V karakteristiklerinden 5 V' da ölçülen seri direnç değerleri 80 K'de 888.76 ??, 400 K'de 122.10 ?? ?arasında değişmektedir. Ayrıca, arayüzey durumları yoğunluğunun enerji dağılım profili, sıcaklığa bağlı olarak etkin engel yüksekliği (?e) ve idealite faktörünün voltaja bağlılığı dikkate alınarak elde edildi. Artan sıcaklıkla Nss değerlerinin azalması, oksit/yarıiletken arayüzeyinde moleküler yeniden yapılanmaya ve yeniden düzenlenmeye atfedildi. C-V ve G/?-V eğrilerinden, yapının elektriksel özelliklerini belirleyen Nss ve Rs gibi temel parametrelerin sıcaklığa kuvvetle bağlı olduğu görülmektedir. Seri direnç varlığında pozitif gerilim C-V eğrilerinde bir pik gözlenmektedir ve bu pikin konumu artan sıcaklıkla daha düşük voltajlara doğru kaymaktadır. Aynı zamanda Nss yoğunluğu, sıcaklığa bağlı olarak C-V ve G/w-V eğrilerinden de Hill-Coleman methodu kullanılarak elde edildi. Bunlara ilaveten, yapının sıcaklığa bağlı dielektrik özellikleri üç farklı frekans için ve 80-400 K sıcaklık aralığında incelendi. Al/HfO2/p-Si yapının durulma mekanizmalarını anlamak için elektrik modülüs özellikleri araştırıldı. Diğer taraftan Al/HfO2/p-Si yapının elektriksel karakteristikleri üzerine radyasyon etkisini görmek amacıyla, numune Co60????ışını) kaynağı kullanılarak 100 kGy doza maruz bırakıldı. I-V karakteristiklerinden hesaplanan engel yüksekliği radyasyondan sonra azalırken, idealite faktörü ve seri direnç değerlerinin radyasyondan sonra arttığı gözlenmiştir. Aynı zamanda taşıyıcı yoğunluğu, kapasitans ve iletkenlik değerlerinin radyasyon ile azaldığı görülmüştür.