CrSi2 filmlerin yapısal ve elektriksel özellikleri

Abstract

CrSi2 filmler, (100) yönelimli n-tipi silisyum ve (111) yönelimli p-tipi silisyum üzerine ilk defa katodik ark fiziksel buharlaştırma yöntemiyle büyütülmüştür. Büyütülen filmlerin yapısal ve yüzeysel özellikleri XRD, EDS ve FEG-SEM analizleriyle, elektriksel özellikleri ise sıcaklığa bağlı akım gerilim, kapasitans gerilim ve iletkenlik ölçümleriyle incelenmiştir. XRD analizlerden filmlerin hegzagonal ve polikristal yapıda oldukları belirlenmiştir. FEG-SEM analizleri ile filmlerin kolonsal yapıda oldukları ve kolon kalınlıklarının 90 nm olduğu görülmüş olup filmlerin yüzey görüntülerinden tane boyutlarının yaklaşık 100?150 nm aralığında olduğu görülmüştür. EDS sonuçlarına göre yapının 1:2 stokiyometrisine sahip olduğu belirlenmiştir. Ag/CrSi2/n-Si/Ag eklemlerin sıcaklığa bağlı akım-gerilim karakteristikleri vakum ortamında yapılan ölçümlerle incelenmiştir. Eklemin doğru beslemede I-V karakteristiği incelendiğinde farklı gerilim değerlerinde üç farklı akım mekanizmasının etkin olduğu gözlenmiştir. Bunlar tünelleme, rekombinasyon ve uzay yükü limitli akımıdır. 205-355K sıcaklık aralığında Ag/CrSi2/n-Si/Ag ekleminin idealite sabiti ve bariyer yüksekliği için değerler sırasıyla 1.66-1.14 ve 0.46-0.83 eV aralığında olduğu belirlenmiştir. Ag/CrSi2/p-Si/Ag eklemler için yapılan benzer ölçümlerde, aynı akım mekanizmalarının varlığı gözlenmiştir. I-V karakteristikleri incelendiğinde, p tipi kristal silisyumun kuasi-nötr bölgesine difüz eden ihmal edilemeyecek kadar çok azınlık yük taşıyıcısının enjeksiyonunun varlığı sonucu iletkenlik modülasyonunun gerçekleştiği gözlenmiştir. Eklemin, 155-355K sıcaklık aralığında idealite sabiti ve bariyer yüksekliği sırasıyla 2.24- 1.20 ve 0.53-0.92eV arasında bulunmuştur. Ag/CrSi2/n-Si/Ag eklemlerin admitans analizleri 295-325-355K sıcaklık değerlerinde geniş frekans aralığında (1kHz-1MHz) kapasitans-gerilim ve iletkenlik-gerilim ölçümleriyle yapılmıştır. C-V analizlerinden silisyumun katkılama miktarı, eklemin oluşma potansiyeli ve bariyer yüksekliği bulunmuştur. Ag/CrSi2/p-Si/Ag eklemin C(G/?)-V analizleri yapılmış olup sonuçlar incelendiğinde negatif gerilimlerde gözle görülür kesin bir frekans bağımlılığı olduğu fark edilmiştir. Ayrıca I-V sonuçları ile kıyaslandığında aynı gerilim değerleri aralığında aynı olayların varlığı belirlenmiştir. Ayrıca yapılan C(G/?)-T ölçümleriyle CrSi2 için aktivasyon enerjisinin 0.25eV olduğu görülmüştür. Elde edilen EA değeri daha önce başka araştırmacılar tarafından DLTS ölçümleriyle hesaplanmış olan CrSi2 yarıiletkende Cr-B kompleksine karşı geldiği saptanmıştır. Bu değerin CrSi2 için yasak enerji aralığına (EG) karşılık geldiği düşünülmektedir