β-FeSi2 ince filmlerin elde edilmesi ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

β -FeSi2 ince filmler oda sıcaklığında n-Si(100) ve p-Si(111) altlıklar üzerine dengelenmemiş manyetik alanda sıçratma tekniği ile büyütülerek β -FeSi2/n-Si ve β -FeSi2/p-Si heteroeklemler bu şekilde hazırlandı. Bu çalışmanın orjinalliği filmlerin kaplama işleminden sonra hiçbir ısıl işlem uygulanmadan bu heteroeklemlerin elde edilmesinin başarılmasıdır. Farklı film kalınlıklarında β -FeSi2/Si heteroeklemlerin üretimi saf demirin Si altlıklar üzerine dengelenmemiş manyetik alanda sıçratma tekniğiyle kaplanmasıyla yapıldı. Kaplama işleminden önce altlıklar ve hedef nötral molekül kaynağı ile temizlendi.β -FeSi2 filmlerin mikro-yapıları X-ışınları kırınım analizleri ve Raman spektroskopi analizleri ile incelendi. Bu filmlerin elementel analizleri EDS ve GDOES analizleri kullanılarak yapıldı. β -FeSi2 ince filmlerin yüzey özellikleri taramalı elektron mikroskobu, alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu ile karakterize edildi. β -FeSi2 filmler polikristal yapıda oldukları tespit edildi. Ara katmanın yüzey özelliklerinin ve kristalliğinin altlığın yüzey özelliklerine bağlı olduğu bulundu. Altlığın yüzey özellikleri ve kaplama parametreleri optimize edilerek çok düzgün yüzey özelliklerine sahip β -FeSi2 filmler hazırlanabileceği görüldü.β -FeSi2 filmlerin optiksel soğurma katsayıları oda sıcaklığında FT-IR ölçümleri ile belirlendi. Bu β -FeSi2 filmlerin kıyı bölgesi içerisindeki optiksel soğurmasından direkt geçişli bir yarıiletken karakteristiğinde oldukları ve Eg=0,85 eV olarak belirlendi. β -FeSi2/n-Si ve β -FeSi2/p-Si heteroeklemlerin elektriksel özellikleri oda sıcaklığında akım-gerilim(I-V) karakteristikleri alınarak incelendi. Kaplanmış filmler tarafından alınan karanlıktaki akım-gerilim karakteristiklerinde heteroeklemler için doğrultucu özellik göstermiştir. İdeallik faktörü ve bariyer yüksekliği gibi diyot parametreleri termo iyonik emisyon teorisi kullanılarak belirlendi.Bunun yanında, bu çalışmada n-Si(100) altlıklar üzerine dengelenmemiş manyetik alanda sıçratma tekniği kullanılarak büyütülen yarıiletken β -FeSi2 ince filmlerin yapı ve yüzey özelliklerine kaplamadan önce ve kaplama süresince uygulanan iyon bombardımanın etkisi incelendi.