Structural and electrical characterizations of BiFeO3 thin films and usage in radiation sensors

Bu çalışma kapsamında BiFeO3 ince filmlerinin yapısal ve elektriksel özellikleri incelendi ve üretilen yapıların MOS tabanlı sistemlerde radyasyon sensörü olarak kullanılabilirliği araştırıldı. BiFeO3 ince filmler magnetron saçtırma yöntemiyle (100) p- tipi Si alt taşlar üzerine 300 nm kalınlıklarında büyütüldü. Büyütülen filmler iki gruba ayrıldı. İlk gruptaki filmler 550 0C derecede 30 dakika süre ile hava ortamında tavlanırken, diğer örnekler üretildikleri şekliyle muhafaza edildi. Filmlerin yapısal karakterizasyonu XRD ve SEM ölçümleri kullanılarak tavlama işlemi öncesi ve sonrasında yapıldı. Tavlama yapılmış ve sadece büyütülmüş BiFeO3 ince filmler buharlaştırma yöntemiyle ön ve arka kontaklar Alüminyum ile kaplanarak MOS kapasitörlerine dönüştürüldü. Üretilen kapasitörlerin yüksek frekans C-V ölçümleri incelendi. Farklı frekanslarda C-V histerezis ve G/ω-F ölçümleri optimum performansa sahip ve tavlama işlemi yapılmış örnekler için çalışıldı. Tavlanmış örneklerin gamma radyasyonuna duyarlılıklarının çalışılması için kapasitörler 16 Gy'e kadar GAMMACELL 220 Co-60 radyoaktif gamma kaynağı ile 0.0030 Gy/s doz hızında ışınlandı. Her bir ışınlama adımında örneklerin C-V ölçümleri alındı ve cihazların radyasyona duyarlılıkları düzbant (flatbad) ve ortabant (midgap) voltaj kaymaları kullanılarak incelendi. Elde edilen sonuçlar BiFeO3 yapısının radyasyon sensörü gibi sistemlerde dielektrik malzeme olarak kullanıma uygun olduğunu göstermiştir.