Metal/organik/inorganik yarıiletken yapıların sıcaklığa bağlı olarak elektriksel ve optik parametrelerinin belirlenmesi

Bu çalışmada (100) yöneliminde, 500 μm kalınlıkta, oda sıcaklığında 1-10 Ω.cm özdirence sahip n-tipi Si kristali ile yine (100) yöneliminde olan, 270 μm kalınlıkta ve oda sıcaklığında 1-10 Ω.cm özdirence sahip p-tipi Si kristali kullanıldı. Omik kontaklı n-Si ve p-Si yarıiletkenlerin parlak yüzeyinde 9,10-Dihydrobenzo[a]pyrene-7(8H)-one (9,10-H2BaP) organik bileşiğine ait çözeltinin buharlaşması için kısa bir süre beklenerek, bu yüzeyler üzerinde organik ince film tabakası oluşturuldu. Schottky kontakları elde edebilmek için her iki numunenin organik ince film kaplı tarafına, yaklaşık 2 10-6 Torr basınç altındta Ag metali 1.5 mm çapında dairesel noktalar olacak şekilde termal olarak buharlaştırıldı. Böylece Ag/9,10-H2BaP/n-Si/Au-Sb ve Ag/9,10-H2BaP/p-Si/Al Schottky diyotları elde edildi. Kuartz yüzey üzerindeki 9,10-Dihydrobenzo[a]pyrene-7(8H)-one (9,10-H2BaP) organik ince filmin absorbans spektrumu kullanılarak, 9,10-H2BaP organik ince filminin optik bant aralığı elde edildi. Ayrıca Ag/9,10-H2BaP/n-Si/Au-Sb ve Ag/9,10-H2BaP/p-Si/Al diyotlarının I-V ölçümleri 40-100 mW/cm2 ışık şideti altında ölçülerek, yapıların ışığa karşı duyarlılıkları ve fotoelektriksel özellikleri incelendi. Her iki diyot için ışık şiddeti arttıkça, ters beslem akımının da arttığı gözlendi. Böylece yapıların fotodiyot özelliği gösterdiği ve optoelektronik uygulamalarda kullanılabileceği belirlendi. Elde edilen Ag/9,10-H2BaP/n-Si/Au-Sb ve Ag/9,10-H2BaP/p-Si/Al diyotlarının 80 K'den 280 K'ne 40 K'lik adımlarla ve 280 K'den 360 K'ne 20 K'lik adımlarla I-V, C-V ve G/ω-V ölçümleri alındı. I-V grafiklerinden engel yükseklikleri ve idealite faktörleri bulundu. Elde edilen engel yüksekliğinin artan sıcaklıkla arttığı, idealite faktörünün ise azaldığı görüldü. Bu durum, engelin yanal inhomojenliğine atfedildi. Ayrıca I-V ölçümlerinden yararlanılarak, yüksek ve düşük sıcaklık bölgeleri için Richardson eğrileri çizildi. Bu eğrilerden ortalama engel yüksekliği ve Richardson sabiti değerleri bulundu. Yine engel yüksekliği-sıcaklık grafiklerinden, her iki sıcaklık bölgesi için ortalama engel yüksekliği ve standart sapma değerleri elde edildi. Ag/9,10-H2BaP/n-Si/Au-Sb ve Ag/9,10-H2BaP/p-Si/Al diyotlarının 1 MHz'de 80-360 K sıcaklık aralığında C-V ve G/ω-V ölçümleri alındı ve bu ölçümlere ait grafikler çizildi. C-V grafikleri yardımıyla her iki diyot için difüzyon potansiyeli, engel yüksekliği ve Fermi enerji seviyesi değerleri elde edildi. Kapasite ve kondüktansın artan sıcaklıkla arttığı görüldü. Ayrıca Ag/9,10-H2BaP/n-Si/Au-Sb ve Ag/9,10-H2BaP/p-Si/Al diyotlarının oda sıcaklığında ve geniş bir frekans aralığında C-V ve G/ω-V karakteristikleri incelendi. Artan frekansla kapasite ve kondüktans değerlerinin azaldığı görüldü. Bu durumun artan frekansa bağlı olarak, arayüzey durumlarının (Nss) ac sinyalini izleyememesiyle açıklandı. Ag/9,10-H2BaP/n-Si/Au-Sb ve Ag/9,10-H2BaP/p-Si/Al diyotlarının sıcaklığa bağlı C-V-T ve G/ω-V-T ve frekansa bağlı C-V-f ve G/ω-V-f ölçümlerinden yapıların dielektrik özellikleri; dielektrik sabiti ( ), dielektrik kayıp ( ), kayıp tanjant ( ), elektrik modülleri ( ve ) ve ac elektriksel iletkenlik değerleri elde edildi. Elde edilen bu parametrelerin, sıcaklık ve frekansa karşı değişimleri incelendi. Deneysel sonuçlar, dielektrik parametrelerinin oldukça kuvvetli bir şekilde sıcaklık ve frekansa bağımlı olduğunu gösterdi.