Al/(ZnS-PVA)/p-Si (MPS) yapıların hazırlanması ve elektriksel ile dielektrik özelliklerinin geniş bir frekans ve sıcaklık aralığında incelenmesi

Bu çalışmada Al/(ZnS-PVA)/p-Si (MPS) yapılar hazırlandı ve bu yapıların hem temel elektrik hem de temel dielektrik parametreleri geniş bir sıcaklık (140-340 K) ve frekans (10 kHz-5 MHz) aralığında detaylıca incelendi. Bu temel parametrelerin hesaplanmasında, kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/-V) ölçüm verileri kullanıldı. Elde edilen deneysel sonuçlar, bu parametrelerin sıcaklık, frekans ve voltaja oldukça bağlı olduğunu gösterdi. Hem C hem de G/ değerlerinin artan sıcaklıkla artarken, artan frekansla azaldığı gözlendi. Bu parametrelerdeki değişim özellikle (ZnS-PVA)/p-Si arayüzeyinde lokalize olmuş arayüzey durumların (Nss) yoğunluğuna ve onların yaşama ömrüne (), polarizasyona, arayüzey polimer tabakasının ve yapının seri direncine (Rs) atfedildi. Ancak Nss değerleri ve polarizasyon özellikle tüketim bölgesinde baskınken Rs ile arayüzey tabakanın birikim bölgesinde baskın olduğu görüldü. Sıcaklığa bağlı olarak alınan C/G-V ölçüm değerleri Rs değerinin azalan sıcaklıkla arttığını ortaya koymuştur. Hem Nss hem de Rs değerlerinin voltaja bağlı değişim profilleri, sırasıyla Hill-Colleman ve Nicollian-Brews metotları kullanılarak elde edildi ve her iki parametrelerin de artan frekans ve sıcaklıkla azaldığı gözlendi. Bu azalma; düşük frekanslarda arayüzey durumlarının ac sinyalini rahatlıkla takip edebilmesi ve düşük sıcaklıklarda ise yeterince serbest elektrik yüklerinin olmamasından kaynaklanmaktadır. Kompleks dielektrik sabitinin reel ve sanal kısımları (ε', ε"), elektrik modülün reel ve sanal kısımları (M', M"), kayıp açı (tanδ) ve elektrik iletkenlik () değerleri benzer şekilde C ve G/ değerleri kullanılarak hem frekans hem de sıcaklığa bağlı olarak detaylıca incelendi. ε', ε" ve tanδ değerleri artan frekans ile azalıp artan sıcaklıkla arttığı, M', M" ve ac değerlerinin ise bu durumlarda azaldığı görüldü. Bu durum; dışardan uygulanan dc gerilim, frekans ve sıcaklık etkileri altında arayüzey yüklerin yeniden yapılanıp-düzenlenmesine atfedildi. Elde edilen dielektrik sabitinin 10 kHz'de bile 1'den büyük çıkması, Al ile p-Si arayüzeyinde büyütülen (ZnS-PVA) polimer arayüzey tabakanın geleneksel yalıtkan SiO2 yerine başarı ile kullanabileceğini göstermektedir.