Au/P3HT:PCBM/n-Si Schottky Bariyer Diyotlarda PCBM Konsantrasyonunun Kapasitans-Voltaj (C-V) ve İletkenlik-Voltaj (G/w-V) Karakteristiklerine Etkisi ve Dielektrik Özelliklerin İncelemesi

Serpil KARASU, Aynur ÖZTÜRK, Hüseyin Muzaffer ŞAĞBAN, Özge TÜZÜN ÖZMEN
1.673 586

Öz


Bu çalışmada, farklı P3HT:PCBM katkı oranları (4:1 ve 10:1) kullanılarak hazırlanan altın/poly(3-hexylthiophene):[6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester/n-tipi silisyum (Au/P3HT:PCBM/n-Si) metal–polimer–yarıiletken (MPY) Schottky bariyer diyotların (SBD) kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/w-V) karakteristikleri, oda sıcaklığında ve 1 MHz frekans değerinde karşılaştırılmıştır. 4:1 ve 10:1 P3HT:PCBM katkı oranlarına sahip numuneler için, C-V ve G/w-V ölçümlerinden arayüzey durum yoğunlukları (Nss) ve seri dirençleri (RS) hesaplanmıştır. Analiz sonuçlarına göre aktif katman (P3HT:PCBM) içerisindeki PCBM katkısının arttırılmasıyla yani 4:1 oranında P3HT:PCBM arayüzey kullanılarak üretilen MPY SBD daha ideal performans göstermiştir. Bu sonuç göz önüne alınarak, daha iyi bir performans sergileyen 4:1 P3HT:PCBM katkı oranına sahip Au/P3HT:PCBM/n-Si MPY SBD’nin frekansa bağlı dielektrik karakteristikleri, oda sıcaklığında 10 kHz-2 MHz frekans aralığında yapılan ölçümler ile incelenmiştir. 4:1 P3HT:PCBM oranı ile üretilen MPY SBD için C-V ve G/w-V ölçümleri kullanılarak, dielektrik sabit (ε'), dielektrik kayıp (ε''), kayıp tanjantı (tanδ), ac iletkenlik (sac) ve elektrik modülünün reel ve imajiner kısımları (M' ve M'') hesaplanmıştır. Buna göre, ε' ve ε'' değerleri frekansın artmasıyla azalmaktayken kayıp tanjantı değerlerinde ise frekansla neredeyse hiçbir değişim olmadığı gözlemlenmiştir. ε' ve ε'' değerlerinde frekansa bağlı olarak ortaya çıkan bu değişimin arayüzey polarizasyonundan kaynaklandığı düşünülmektedir. Diğer yandan, sac, M' ve M'' parametrelerinin ise artan frekans ile arttığı gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, Au/P3HT:PCBM/n-Si MPY SBD için bu parametrelerin güçlü bir şekilde frekansa bağlı olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte, bu çalışmada, P3HT:PCBM organik polimer karışımındaki PCBM katkı konsantrasyonun artmasıyla Au/P3HT:PCBM/n-Si MPY SBD’nin elektriksel analizi sonucunda daha ideal diyot davranışı gösterdiği gözlemlenmiştir. Bu durum, Au/P3HT:PCBM/n-Si MPY SBD’larda arttırılan PCBM konsantrasyonu ile daha yüksek performansa sahip elektronik ve optoelektronik cihazlarının üretimine imkan sağlayacaktır.


Tam metin:

PDF ÖZET

Referanslar


S.M. Sze, K.K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, 3rd Ed., John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, (2007).

Z. Chiguvare, J. Parisi, V. Dyakonov Journal of Applied. Physics 94 (2003) 2440.

H. Hoppe, N.S. Sariciftci Journal of Materials Research 19(7) (2004) 1924-1945.

M. Turmuş, N tipi silisyum tabanlı altlık üzerine Pyrene (C16H10) maddesinin kaplanarak elde edilen yapıların akım iletim mekanizmaları, Yüksek Lisans Tezi, Bingöl Üniversitesi, Bingöl-Türkiye, (2014).

S Z. Nalçacıgil, Perylene türevi oranik yarıiletken ince filmlerin optik özelliklerinin incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Konya-Türkiye, (2011).

F. Boy, Organik arayüzeyli GaAs Schottky diyodların elektriksel karakterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Konya-Türkiye, (2013).

B.L. Sharma (Ed.), Metal-Semiconductor Schottky Barrier Junctions and Their Applications, Plenum Press, New York, (1984).

N. Şimşir, Metal/organik/inorganik Schottky diyodların sıcaklığa bağlı elektriksel karakterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Konya-Türkiye, (2012).

A.F. Özdemir, D.A. Aldemir, A. Kökçe, S. Altındal Synthetic Metals 159(14) (2009) 1427-1432.

S. Demirezen, Ş. Altındal Current Applied Physics 10(4) (2010) 1188-1195.

Ö. Tüzün Özmen Microelectronics Reliability 54(12) (2014) 2766-2774.

E.H. Nicollian, J.R. Brews, MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) Physics and Technology, John Willey and Sons, New York, (1982).

D.K. Schroder, Semiconductor Material and Device Characterization, 2nd ed., John Wiley&Sons, New York, (1998).

S. Demirezen, Z. Sönmez, U. Aydemir, Ş. Altındal Current Applied Physics 12(1) (2012) 266-272.

U. Aydemir, Au/SrTiO3/n-Si (Mfs) Schottky diyotların elektriksel parametrelerinin I-V, C-V ve Dlts metodu ile incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara-Türkiye, (2009).

W.A. Hill, C.C. Coleman Solid-State Electronics 23(9) (1980) 987.

V.V. Daniel, Dielectric Relaxation, Academic Press, London, (1967).

A. Zaafouri, M. Megdiche, M. Gargouri J. Alloys Compd. 584 (2014) 152.

H.M. Zaki Physica B 363 (2005) 232.

A. Kaya, Ö. Vural, H. Tecimer, S. Demirezen, Ş. Altındal Curr. Appl. Phys. 14 (2014) 322.

C.P. Smyth, Dielectric Behavior and Structure, McGraw-Hill, New York, (1995).

K. Rajasekar, A. Subbarayan, R. Sathyamoorthy Solar Energy Materials and Solar Cells 90(15) (2006) 2515.

İ. Yücedağ, Metal-yalıtkan-yarıiletken (MIS) yapılarda elektrik ve dielektrik özelliklerinin sıcaklık ve frekansa bağlı incelenmesi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara-Türkiye, (2007).

A. Kaya, Ş. Altındal, Y. Asar, Z. Sönmez Chinese Physics Letters 30(1) (2013) 017301.

P. Pissis, A. Kiritsis Solid-state Ion 97 (1997) 105.

K. Prabakar, S.K. Narayandass, D. Mangalaraj Phys. Status Solidi (A) 199(3) (2003) 507.

H.E. Aral, MIS yapıların dielektrik özelliklerinin frekans ve sıcaklığa bağlı incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara-Türkiye, (2010).

M. Popescu, I. Bunget, Physics of Solid Dielectrics (Materials Science Monographs, 19), Elsevier Science Ltd., (1984).

İ. Dökme, Ş. Altındal, M. Gökçen, Microelectronic Engineering 85 (9) (2008) 1910.