Geniş frekans aralığında dikey grafen-PVP/n-Si Schottky bariyer diyotun üretimi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, Altın (Au) ve Silikon katmanlı, spin kaplı grafen-PVP ince filme dayalı heteroeklem yapının Cm ve Gm/ω ölçümleri kullanılarak gerilime bağlı ve geniş frekans aralığında (5kHz-5MHz) elde edilen elektrik ve dielektrik özellikleri incelendi. Seri direnç (Rs), fermi enerji seviyesi (EF), arayüzey durum yoğunluğu (Nss), tüketim tabakasının genişliği (Wd), kurulma voltajı (Vbi), iletkenlik bandına ait etkin taşıyıcı yoğunluğu (NC), maksimum elektrik alanı (Em), katkılanan verici atomlarının yoğunluğu (ND), bariyer yüksekliği (ФBO) gibi elektriksel parametreler hesaplandı. Deneysel olarak, kapasitans (C) ve iletkenlik (G/) değerleri frekans azaldıkça artmaktadır. Aynı zamanda, gerilime bağlı olarak tükenme ve yığılım bölgelerinde artış göstermektedir. Özellikle seri direnç (Rs –V-f) eğrisi, yığılım ve tükenme bölgelerinde düşük frekans değerlerinde pik verir, yüksek frekanslara doğru bu pik azalır. Arayüzey durum yoğunluğu (Nss –V) değerleri ise oda sıcaklığında ve -3V ile 3V aralığında pozitif beslem bölgelere doğru artmaktadır. Dielektrik özellikleri incelendiğinde; dielektrik sabiti (ε'), ac iletkenlik (σac), dielektrik kaybı (ε''), kayıp açı faktörü (tanδ), elektrik modüllerinin gerçek ve imajiner kısımları (M' and M'') hesaplandı. Hesaplara göre dielektrik sabiti ve kaybı, frekans arttıkça azalmakta olup tanδ değerinde ise çok küçük bir değişiklik gözlenmektedir. σac, gerçek ve imajiner kısımlar ise frekans arttıkça artmaktadır. Deneysel olarak, yüksek dielektrik sabiti (εmax'), geleneksel malzemelerin (SiO2 vb.) ve PVP'ye uygun katkılı malzemelerin maksimum değerinden çok yüksektir. Sonuçlar, yüksek değere sahip grafen-PVP ince filmin geleneksel bir cihaz yerine metal-organik/polimer-yarı iletken cihaz teknolojilerinde bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, Au/grafen-PVP/n-Si yapısı için tüm bu parametrelerin kuvvetle frekansa bağlı olduğu bulunmuştur.