MgZnO Nano Fiber Film/p-Silisyum Heteroeklem Diyotların Üretilmesi ve Elektriksel Karakterizasyonu

Abstract

ÖZET: Katkısız ve magnezyum katkılı ZnO ince filmler dönel kaplama metodu ile p-tip Si ve cam altlık üzerine oluşturuldu. Dönel kaplama tekniği kullanılarak sol-gel işlemi ile hazırlanan ZnO filmlerinin elektriksel ve optik özellikleri araştırıldı. İki boyutlu atomik kuvvet mikroskobu görüntüleri ZnO ince filmlerinin nano parçacık içerikli fiberlerden oluştuğunu gösteriyor. MgZnO/p-Si heteroeklemlerin elektriksel iletkenlik mekanizması akım voltaj ölçümleri ile araştırıldı. MgZnO/p-Si örneklerinin akım-voltaj karakteristikleri doğrultucu davranış gösteriyor. Diyotların doğrultma oranları, uygulanan voltaj ve magnezyum katkı miktarlarına bağlı bulundu. MgZnO/p-Si heteroeklem diyotlar arayüzey tabakası, arayüzey halleri ve seri dirence atfedilen ‘1’ den büyük idealite faktörüne sahip ideal olmayan davranış sergiledi. Katkısız ve Mg katkılı ZnO/p-Si diyotların engel yüksekliği değerleri 0,78-0,84 eV aralığında bulundu. ZnO/p-Si heteroeklem diyotların elektriksel özelliklerinin Mg katkısı ile kontrol edilebildiği sonucuna varıldı. İlaveten, elde edilen bulgular ZnO ince filmlerin optik band aralıklarının Mg katkı seviyeleri ile ayarlanabileceği öneriyor.

ABSTRACT: Undoped and Mg doped ZnO thin films were deposited on p-Si and glass substrates by spin coating method. Electrical and optical properties of ZnO films prepared by the solgel process using a spin-coating technique were investigated. Two dimensional atomic force microscopy images indicate that the ZnO films are formed from the fibers consisted from nanoparticles. The electrical conductivity mechanism of MgZnO/p-Si heterojunctions was investigated by current-voltage (I-V) measurements. The I–V characteristics of MgZnO/p-Si samples show rectification behavior. The rectification ratio of diodes was found to be dependent on both the applied voltage and the doping ratio of Mg. The MgZnO/p-Si heterojunction diodes exhibited a non-ideal behavior with the ideality factor greater than unity that could be ascribed to the interfacial layer, interface states and series resistance. The barrier height values of undoped and Mg doped ZnO/p-Si diodes were found to be in the range of 0.78–0.84 eV. It is evaluated that the electrical properties of ZnO/p-Si heterojunction diodes are controlled by Mg-dopant content. In addition, the obtained findings suggest that the optical bandgap of the ZnO thin film can be tuned by Mg-dopant levels.