Kimyasal sprey püskürtme yöntemiyle üretilen FePc/Si heteroeklemlerin elektriksel ve optik özellikleri

Abstract

FePc filmler, (100) yönelimli n-tipi silisyum ve (111) yönelimli p-tipi silisyum üzerine ilk defa kimyasal sprey püskürtme yöntemiyle büyütülmüştür. Büyütülen filmlerin yapısal ve yüzeysel özellikleri XRD, RAMAN ve SEM analizleriyle, elektriksel özellikleri ise akım-gerilim ve kapasitans-gerilim ölçümleriyle incelenmiştir. Corning cam altlık üzerine büyütülen FePc fimlerinin geçirgenlik ve soğurma analizlerinden bu filmlerin optiksel özellikleri incelendi. Bu ölçümlerden hesaplanan soğurma katsayılarının kullanılması ile elde edilen (αƕ)1/2 -ƕ grafiğinden FePc'nin yasak enerji bant değeri 2.6 eV olarak bulundu. Ag/FePc/n-Si/Ag eklemlerin akım-gerilim karakteristikleri oda sıcaklığında yapılan ölçümlerle incelenmiştir. Eklemlerin karanlıkta alınan akım-gerilim karakteristiklerinden yaklaşık 103 kat doğrultucu özellik gösterdiği belirlendi. Eklemlerin I-V karakteristikleri incelendiğinde farklı gerilim değerlerinde iki bölgeden oluştukları ve bu bölgelerde düşük alan emisyon akım mekanizmalarından (Pool-Frenkel-Schottky) ile yüksek akım mekanizmalarından SCLC akım mekanizmalarının kısmen etkin olduğu gözlenmiştir. Ag/FePc/n-Si/Ag eklemlerinin idealite sabiti ve bariyer yüksekliği için değerler sırasıyla 1.09-1.97 ve 0.75-0.97 eV aralığında olduğu belirlenmiştir. Ag/FePc/p-Si/Ag eklemler için yapılan benzer ölçümlerde, p-n eklemlerde olduğu gibi bazı örneklerin yaklaşık 103 kat doğrultucu özellik gösterdiği belirlendi. Eklemlerin idealite sabiti ve bariyer yüksekliği sırasıyla 1.18-3.3 ve 0.66-0.98 eV arasında bulunmuştur. Ag/FePc/n-Si/Ag eklemlerin admitans analizleri geniş frekans aralığında (1Hz-1MHz) kapasitans-gerilim ölçümleriyle yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, yüksek frekansların pozitif gerilim bölgesinde frekanstan bağımsız sabit bir sığa değeri olduğu belirlenmiştir. C-V analizlerinden FePc'nin katkılama miktarı Nd =4x1022 m-3 ve eklemin oluşma potansiyeli Vbi= 0.60±0.05V bulunmuştur. Ag/FePc/p-Si/Ag eklemlerin C-V analizleri yapılmış olup sonuçlar incelendiğinde pozitif gerilimlerde gözle görülür kesin bir frekans bağımlılığı olduğu fark edilmiştir. C-V analizlerinden taşıyıcı konsantrasyonunun değeri Nd = 2.5x1023 m-3 ve eklemin oluşma potansiyeli Vbi=-1±0.05V bulunmuştur.