Bükülebilir Al/Al2O3/ZnSe metal oksit yarı iletken aygıtın üretimi, yapısal, optik ve elektriksel karakterizasyonu

Abstract

Metal Oksit Yarı iletken (MOS) aygıtlar için yalıtkan filmler ile ilgili çalışmalar devam etmektedir. Yalıtkan katmanı ve bu katman ile yarı iletken ara yüzeyi , sensörler [1], dönüştürücüler, fototransistörler [2] ve bellek aygıtları [3] gibi çeşitli uygulamalar için geniş alanda yer bulan MOS kapasitörlerin performansını etkilediği için, önemlidir. MOS kapasitörler ayrıca yalıtılmış kapılı alan etkili transistörler (IGFET'ler)[4] ve iyona duyarlı alan etkili transistörlerin (ISFET) [5] ayrılmaz bir parçasıdır. Bu aygıtların üretiminde çevreye zarar veren süreçleri en aza indirmek önemlidir. Bu çalışmada, sürdürülebilirlik ve çevre dostu süreçler için çözeltide inorganik asit ile birlikte organik asit kullanılmıştır. ZnSe ince filmi, birçok optoelektronik aygıtlar içerisinde ve güneş hücrelerinde geniş uygulaması nedeniyle yıllar boyunca büyük ilgi görmüştür. ZnSe, 2.7 eV'lik bir direkt band aralığına sahiptir ve geniş bir görünür spektrum aralığında şeffaftır [6]. Alüminyum, yerkabuğunda yüksek miktarlarda bulunan ağır bir metaldir [7] ve kolayca okside edilebilir. Bu çalışmada, n tipi alüminyum katkılı ZnSe(nZnSe:Al) ile Al/Al2 O3 /nZnSe:Al MOS kapasitör üretilmiştir. nZnSe:Al, sprey piroliz yöntemi ile, Al2O3 yalıtkan katmanı üzerine 430◦C'da kaplanmıştır. Al2O3 ince film, anodik oksidasyon ile alüminyum folyo üzerine kaplanmıştır ve alttaş nedeniyle bükülebilir MOS kapasitör elde edilmiştir. Oksidasyon sürecinde ise, 10ml sulfürik asit olan 100 mL'lik 0,05 molar sitrik asit(organik asit) çözeltisine 50mL metanol eklendi. Gerilim 3 volta kadar arttırılıp sabit tutuldu. Üretilen MOS kapasitör aygıtının yapısal elektriksel ve optik özellikleri, XRD, UV-görünür spektrometre, 40 Hz ile 110MHz arasında I-V, C-V dielektrik spektroskopi ölçümleri araştırıldı. XRD ölçümleri, kaplanan ZnSe'nin paterninin literatüre uygun olduğunu gösterdi. nZnSe'nin yasak enerji aralığı 2,80 eV olarak bulundu. Nicollian-Goetzberger iletkenlik metodu ile MOS kapasitörün iletkenliği belirlendi. ZnSe:Al'un iletkenlik tipi, n tipi olarak, termoelektrik metot ile belirlendi. MOS kapasitörün performansını belirleyen, Valans bandın maksimum enerjisi ile arayüzey durum enerji farklarının bir fonksiyonu olarak, ara durum yoğunluğu hesaplandı.