Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Benzer belgeler
Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Zn/p-Si Schottky Diyotlarda Temel Elektriksel Parametrelerin Sıcaklığa Bağlı İncelenmesi *

Au/SiO 2 /n-si (MYY) YAPILARIN ELEKTRİKSEL PARAMETRELERİNİN SICAKLIĞA BAĞLI İNCELENMESİ. Mert YILDIRIM YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK

Au/SiO 2 /n-si (MIS) YAPININ ELEKTRİK VE DİELEKTRİK KARAKTERİSTİKLERİNİN SICAKLIĞA BAĞLI İNCELENMESİ. Ayşe Gül EROĞLU YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK

PERİLENSİZ VE PERİLENLİ Al/p-Si SCHOTTKY ENGEL DİYOTLARIN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNİN ODA SICAKLIĞINDA KARŞILAŞTIRILMASI.

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

Döndü Eylül ERGEN YÜKSEK LĐSANS TEZĐ

RF PÜSKÜRTME METODU İLE HAZIRLANAN SiO 2 ARAYÜZEYLİ METAL-YARIİLETKEN KONTAKLARDA PARAMETRELERİN BELİRLENMESİ. Şule DEMİR YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK

T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 4. HAFTA

SPICE MOS Model Parametrelerinin Ölçülmesi (1., 2. ve 3. Düzey Modeller)

T.C. SÜLEYMAN DEMĠREL ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

Ag/Azure A /n-si Schottky Diyodun Elektriksel ve Fotovoltaik Özelliklerinin Araştırılması

ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-I MOSFET YARI İLETKEN DEVRE ELEMANININ DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

PV PANELLERİN YAPISI VE PANELLERDEN ELEKTRİK ÜRETİMİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ

SOLAREX İSTANBUL Güneş Enerjisi & Teknolojileri Fuarı

Au/(Zn-KATKILI) POLİVİNİL ALKOL/n-GaAs YAPILARIN HAZIRLANMASI VE AKIM-İLETİM MEKANİZMALARININ GENİŞ BİR SICAKLIK ARALIĞINDA İNCELENMESİ

METAL/ORGANİK/İNORGANİK YARIİLETKEN YAPILARIN SICAKLIĞA BAĞLI OLARAK ELEKTRİKSEL VE OPTİK PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ

Şekil 5-1 Frekans modülasyonunun gösterimi

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

Bölüm 5: Yayınma (Difüzyon)

ÖZEL EGE LİSESİ GÜNEBAKAN PANELLER

ATOMİK KATMAN KAPLAMA TEKNİĞİ İLE SENTEZLENEN NANO-ÖLÇEKLİ AL 2 O 3 ARA KATMANLI, YARIİLETKEN MALZEME TEMELLİ SCHOTTKY DİYOTLARIN SICAKLIĞA BAĞLI

Enerji Band Diyagramları

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

Au/ZnO/n-GaAs (MIS) SCHOTTKY ENGEL DİYOTLARIN (SBDs) ELEKTRİKSEL KARAKTERİSTİKLERİNİN FREKANS VE VOLTAJA BAĞLI İNCELENMESİ.

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

ĐNCELENMESĐ. Muharrem GÖKÇEN DOKTORA TEZĐ GAZĐ ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ KASIM 2008 ANKARA

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜÇ ELEKTRONİĞİ 2. HAFTA

AL/P-Sİ SCHOTTKY BARİYER DİYOTUN γ-işini RADYASYON ETKİSİ ÜZERİNDE ELEKTRİKSEL PARAMETRELERİNİN HESAPLANMASI. Serhat GÜLOĞLU

1,3-BİS-(P-İMİNOBENZOİK ASİT) İNDAN LANGMUIR-BLODGETT (LB) FİLMLERİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ

Kimyasal Depolama Yöntemiyle Elde Edilen CdSe Filmlerinin Elektriksel Karakteristikleri

Cr/Si SCHOTTKY EKLEMLERİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

AMORF SİLİKON P-İ-N GÜNEŞ PİLLERİ VE KALKAJONİD CAMLARDA FOTOTAŞIYICI ÖMÜR SÜRESİ ÖLÇÜMÜ

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

12. Ders Yarıiletkenlerin Elektronik Özellikleri

MOSFET. MOSFET 'lerin Yapısı

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 3. HAFTA

Mehmet Faruk KARABAT Yüksek Lisans Tezi Fizik Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. İsmail ARSEL 2014 Her hakkı saklıdır

T.C. BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI

Al/P-Si/Zno/Al Foto Diyotun Üretimi ve Elektriksel Karakterizasyonu

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : İlke TAŞÇIOĞLU 2. Doğum tarihi : Unvanı : Yrd. Doç. Dr.

Organik Arayüzey Tabakalı Al/CuPc /p-inp Kontakların Fabrikasyonu Ve Elektriksel Parametrelerinin İncelenmesi

İletken, Yalıtkan ve Yarı İletken

Fotovoltaik Teknoloji

BARA SİSTEMLERİ HAKKINDA GENEL BİLGİLER

Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ FOTOELEKTROLİZ YOLUYLA HİDROJEN ÜRETİMİ

ORGANİK-İNORGANİK HİBRİT YAPILARIN ELEKTRİKSEL VE FOTOELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYONU

MM548 Yakıt Pilleri (Faraday Yasaları)

MAKRO-MEZO-MİKRO. Deney Yöntemleri. MİKRO Deneyler Zeta Potansiyel Partikül Boyutu. MEZO Deneyler Reolojik Ölçümler Reometre (dinamik) Roww Hücresi

AR-GE miz TARAFINDAN TASARLANAN SİSTEMLER. made in TURKEY

T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

MİNYATÜR ISIL İŞLEM ÜNİTESİ

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

Al/CuO/p-Si/Al Diyot Yapısının Elektriksel Özellikleri

GÜNEŞ ENERJĐSĐYLE HĐDROJEN ÜRETĐMĐ Kim. Müh. Serdar ŞAHĐN / Serkan KESKĐN

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 5. HAFTA

ÇİNKO FTALOSİYANİN TABANLI HETEROEKLEMİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ. Mustafa Yıldız. YÜKSEK LİSANS TEZİ Fizik Anabilim Dalı

Metal Pigment Kaplamalar Tel.: +90 (216) Faks.: +90 (216)

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

KRİSTAL KUSURLARI BÖLÜM 3. Bağlar + Kristal yapısı + Kusurlar. Özellikler. Kusurlar malzeme özelliğini önemli ölçüde etkiler.

4/26/2016. Bölüm 7: Elektriksel Özellikler. Malzemelerin Elektriksel Özellikleri. Elektron hareketliliği İletkenlik Enerji bant yapıları

Fizik 102-Fizik II /II

ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

MUSTAFA KEMAL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI

N TİPİ SİLİSYUM TABANLI ALTLIK ÜZERİNE PYRENE (C 16 H 10 ) MADDESİNİN KAPLANARAK ELDE EDİLEN YAPILARIN AKIM İLETİM MEKANİZMALARI.

Enerji Verimliliği ve İndüksiyon Ocaklarının Değerlendirilmesi. Yrd. Doç. Dr. Halil Murat Ünver Kırıkkale Üniversitesi

2014/2 MÜHENDİSLİK BÖLÜMLERİ FİZİK 2 UYGULAMA 4

SEM İncelemeleri için Numune Hazırlama


Atomdan e koparmak için az ya da çok enerji uygulamak gereklidir. Bu enerji ısıtma, sürtme, gerilim uygulama ve benzeri şekilde verilebilir.

Kızartılıp Dondurulmuş Ürünlerin Mikrodalgada Isıtılması İçin Kaplama Maddesi Tasarımı

ATMALI FİLTRELİ KATODİK VAKUM ARK DEPOLAMA YÖNTEMİYLE ÇİNKO NİTRÜR (Zn 3 N 2 ) ÜRETİMİ VE OPTİKSEL ÖZELLİKLERİ *

ORGANİK NANOMALZEMELER KULLANILARAK ÜRETİLEN FOTOVOLTAİK TEKSTİL YAPISININ ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi * Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektronik Anabilim Dalı * Elektronik Laboratuarı I

GÜNEŞ PİLLERİ VE ÖZELLİKLERİ Batur BEKİROĞLU Dr. Vatan TUĞAL Marmara Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Elektrik Eğitimi Bölümü Göztepe, İstanbul

MOS YAPISINDA SiO 2 NİN KOMPLEKS DİELEKTRİK SABİTİNİN FREKANSA BAĞLI DEĞİŞİMİNİN C-V ÖLÇÜM YÖNTEMİYLE BELİRLENMESİ

FOTOVOLTAIK HÜCRELERIN YAPıSı VE ÇALıŞMA PRENSIPLERI DOĞRUDAN ELEKTRIK ÜRETIMI

ELEKTRİK DEVRELERİ-2 LABORATUVARI VIII. DENEY FÖYÜ

AC DEVRELERDE KONDANSATÖRLER

ÖZET

RADYASYON ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ

Bölüm 7 FM Modülatörleri

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 3.

MIS YAPILARIN DİELEKTRİK ÖZELLİKLERİNİN FREKANS VE SICAKLIĞA BAĞLI İNCELENMESİ. Hilal ERBAŞ ARAL YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 4036

MESAFE VE KONUM ALGILAYICILARI

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ LABORATUARI

Fotovoltaik Teknoloji

ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ SÜLFÜRİK ASİT ANODIZING YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ*

Bölüm 24 Gauss Yasası

Transkript:

üzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji ergisi, 2 (2014) 227 234 üzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji ergisi Araştırma Makalesi Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky Bariyer iyotun Bazı Elektriksel Parametrelerinin Frekansa Bağlı Kapasitans-Voltaj (C-V) Karakteristikleri ile İncelenmesi Engin YAĞLIOĞLU*, Özge TÜZÜN ÖZMEN Fizik Bölümü, Fen Edebiyat Fakültesi, üzce Üniversitesi, üzce, TÜRKİYE *Sorumlu yazarın e-posta adresi: enginyaglioglu@gmail.com ÖZET Bu çalışmada Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun frekansa bağlı kapasitans-voltaj (C-V) karakteristikleri, oda sıcaklığında 1kHz-1MHz frekans aralığında incelenmiştir. eneysel sonuçlara göre kapasitans değerlerinin artan frekansla azaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca, difüzyon potansiyeli (V), donör taşıyıcı yoğunluğu (N), Fermi enerjisi (EF), tüketim tabakasının genişliği (W) maksimum elektrik alan (Em), potansiyel bariyer yüksekliği (ΦB), Schottky engel alçalması (ΔΦB) gibi elektriksel parametreler frekansa bağlı C-V ölçümlerinin analizinden elde edilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda, C-V analizinden elde edilen Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun temel elektriksel parametreleri, Au/n-Si (MY) Schottky bariyer diyotunkiler ile kıyaslandığında P3HT:PCBM arayüzey organik tabaka sayesinde geliştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Schottky bariyer diyot, Organik yarıiletken, Kapasitans-voltaj (C-V) karakteristikleri Investigation of Some Electrical Parameters of Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPS) Schottky Barrier iodes Using Frequency ependent Capacitance-Voltage (C-V) Characteristics ABSTRACT The frequency dependent capacitance-voltage (C-V) characteristics of Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPS) Schottky barrier diode were investigated in the frequency range of 1kHz-1MHz at room temperature. The results show that the values of capacitance increases while the frequency decreases. Furthermore, the electrical parameters, such as diffusion potential (V), doping concentration of donor atoms (N), Fermi energy level (EF), depletion layer width (W), maximum electric field (Em), barrier height (ΦB), Schottky barrier lowering (ΔΦB), were determined from the analysis of frequency dependent C-V measurements. As a result of this study, the basic electrical parameters of Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPS) Schottky barrier diodes deduced from C-V analysis are improved due to the P3HT:PCBM interfacial organic layer when compared with those of Au/n-Si (MS) Schottky barrier diodes. Keywords: Schottky barrier diode, Organic semiconductor, Capacitance-voltage (C-V) characteristics Geliş: 09/01/2014, Kabul: 28/01/2014 227

O I. GİRİŞ RGANİK yarıiletkenler, elektronikte kullanılan inorganik yarıiletkenler ile karşılaştırıldığında kolay üretim teknolojileri, düşük üretim maliyeti ve geniş yüzeyli kullanım alanlarına sahip olması gibi birçok avantaja sahiptir. Bu avantajlar, organik ışık yayan diyotlar (OLE), organik alan etkili transistorler (OFETs), organik fotodiyotlar (OPS), organik fotovoltaik (OPV) piller ve organik Schottky diyotlar gibi elektronik elemanlarında organik yarıiletkenlerin kullanımını çekici hale getirmektedir [1,2]. Metal-yarıiletken (MY) kontak, Schottky bariyer diyot yapısındadır. MY yapının özellikleri, metalin iş fonksiyonu, bant aralığı, yarıiletken tipi ve konsantrasyonu gibi etkilere bağlıdır. MY yapıya ek olarak metal-yalıtkan-yarıiletken (MYY) ve metal-polimer-yarıiletken (MPY) olarak adlandırılan metal ve yarıiletken arasına ince bir yalıtkan arayüzey veya polimer yalıtkan tabakanın varlığında da Schottky bariyer diyotu oluşturulabilir. Bu yapılar arasında, MPY yapılar, son zamanlarda gittikçe yaygınlaşan endüstriyel uygulamaları nedeniyle MY ve MYY yapılara göre çok daha popüler hale gelmiştir [3,4]. Schottky bariyer diyotların üretiminde kullanılan farklı yarıiletkenler ve arayüzey tabakası olarak kullanılan organik veya inorganik malzemeler elde edilen elektronik cihazın elektriksel karakteristiğini önemli ölçüde etkilemektedir [5,6]. Elektronik cihazların elektrik ve dielektrik özellikleri, malzemenin arayüzey durumlarına ve MPY yapılarda polimerik arayüzey tabakasına önemli ölçüde bağlıdır [7]. Organik yarıiletkenler arasında poly(3-hexylthiophene) (P3HT) ve [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) karışımının endüstriyel uygulamaları oldukça umut vericidir [8,9]. Ayrıca bu organik karışım kullanılarak üretilen fotovoltaik cihazlar diğer malzemeler ile üretilen fotovoltaik cihazlar ile kıyaslandığında çok daha yüksek verimlilik vermekle birlikte yaklaşık %5 enerji verimliliğine ulaşılmıştır [10]. Yapılan çalışmalarda elde edilen bu yüksek verimliliğinden dolayı P3HT ve PCBM kimyasalları diğer organik yarıiletkenlere kıyasla daha çok tercih edilmektedir [8-10]. Şekil 1 de P3HT ve PCBM in kimyasal yapıları görülmektedir. Şekil 1. P3HT ve PCBM kimyasal yapısı aha önceki çalışmalarda MPY Schottky bariyer diyotların arayüzeyine polyvinyl alcohol [11], perylene [12], rhodamine 101 [13], chitin [14] gibi organik malzemeler eklenerek MPY Schottky bariyer diyotların performansı geliştirilmiştir. Bununla birlikte, bu çalışma ile ilk kez MPY yapıda 228

arayüzey tabakası olarak P3HT:PCBM organik karışımı kullanılmıştır. Bu malzeme kullanılarak diyotun elektriksel özelliklerinin gelişmesi beklenmektedir. MPY Schottky bariyer diyotların performansını artırmak için, elektriksel özelliklerini anlamak ve ayrıntılı bir şekilde analiz etmek oldukça önemlidir. Bu çalışmada Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun kapasitans-voltaj (C-V) ölçümleri ile elde edilen elektriksel parametreleri incelenmiştir. C-V ölçümleri, 1kHz-1MHz frekans aralığında, oda sıcaklığında ve karanlıkta yapılmıştır. C-V ölçümlerinin sonucunda, difüzyon potansiyeli (V ), donör taşıyıcı yoğunluğu (N ), Fermi enerjisi (E F), tüketim tabakasının genişliği (W ) maksimum elektrik alan (E m), potansiyel bariyer yüksekliği (Φ B), Schottky engel alçalması (ΔΦ B) parametreleri frekansa bağlı olarak detaylı olarak analiz edilmiştir. II. ENEY Bu çalışmada, Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) ve [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) Sigma-Aldrich Company Ltd. marka kullanılmıştır. Toz halde bulunan P3HT ve PCBM kimyasalları, sırasıyla, 60 C' de 10g/l ve 5g/l' lik konsantrasyonlar ile, klorobenzen içinde eritilerek solüsyon haline getirilmiştir. N-tipi (Fosfor katkılı) <100> yönelime sahip tek kristal Si pul, altlık olarak kullanıldı. Bir tarafı parlatılmış Si pulun kalınlığı 350±25μm ve özdirenci ise 4,8Ω.cm' dir. Si pul, RCA temizleme yöntemiyle kimyasal olarak temizlenmiş ve temizlenen Si pulun arka yüzeyi maske kullanılmadan ~2500Å kalınlıklı gümüş (Ag) metali ile kaplanmıştır. Ag kaplama işlemi termal buharlaştırma sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Buharlaştırılan Ag tabakanın, Si pulun arka yüzeyinde iyi bir omik kontak oluşturabilmesi için tüp fırında N 2 akışı altında 450 o C de 30 dakika boyunca tavlanmıştır. Omik kontağın üretimi sırasında Si pulun hava ile teması dolayısıyla pulun ön yüzeyinde oluşan oksit tabakası %50 hidroflorik asit (HF) çözeltisi ile temizlenmiş ve bu oksit temizleme işleminin hemen ardından ön yüzey üzerine P3HT:PCBM (2:1) organik bileşiği spin kaplama tekniğiyle kaplanmıştır. Organik tabakanın kaplanma işleminden sonra organik film içerisindeki çözücünün buharlaştırılması için malzemeler sıcak plaka üzerinde 85 o C' de 10 dakika süreyle kurutulmuştur. Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotu üretmek için 1mm çaplı daireler içeren bakır maske kullanılarak P3HT:PCBM organik filmin üzerine dairesel şekilli altın (Au) doğrultucu kontaklar oluşturulmuştur. Ag kaplama işleminde olduğu gibi, Au kaplama işleminde de termal buharlaştırma sistemi kullanılmış olup, buharlaştırma işlemi sırasında basınç ~1x10-6 mbar olarak sabitlenmiştir. Aynı zamanda, kaplanan Au kontakların kalınlığı termal buharlaştırma sisteminde bulunan kuartz kristal kalınlık monitörü sayesinde gözlenmiştir. Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun elektriksel analizi için kapasitans-voltaj (C-V) karakteristikleri incelenmiş olup, C-V ölçümleri oda sıcaklığında ve karanlıkta yapılmıştır. Bu C-V karakteristikleri HP4192A LF empedans analizörü ile 1kHz-1MHz arasında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bilgisayara C-V ölçümlerini kaydetmek için bilgisayara bağlı IEEE-488 AC/C dönüştürücü kart kullanılmıştır. 229

III. BULGULAR ve TARTIŞMA Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun kapasitans-voltaj (C-V) ölçümleri oda sıcaklığında geniş frekans (1kHz-1MHz) ve geniş voltaj aralığında (-5V ile 5V) gerçekleştirilmiştir. Au/P3HT:PCBM/n-Si Schottky bariyer diyotun C-V grafiği Şekil 2 de verilmiştir. Şekil 2 de kapasitans değerlerinin frekansa bağlılığı açıkça gözükmektedir. Negatif voltajlarda - terslenim bölgesinde- kapasitans değerlerinde değişimin olmadığı yani voltajın bu bölgede kapasitans değerlerini etkilemediği gözükmektedir. ifüzyon potansiyeli (V ), donör taşıyıcı yoğunluğu (N ), Fermi enerjisi (E F), tüketim tabakasının genişliği (W ) maksimum elektrik alan (E m), potansiyel bariyer yüksekliği (Φ B), Schottky engel alçalması (ΔΦ B) C-V ölçümlerinin sonucunda yapılan analizler ile elde edilmiştir. 4,0x10-8 C (F) 3,0x10-8 2,0x10-8 1kHz 10kHz 20kHz 50kHz 100kHz 200kHz 400kHz 800kHz 1MHz 1,0x10-8 0,0-3 -2-1 0 1 2 3 4 V (V) Şekil 2. Oda sıcaklığında Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun 1kHz-1MHz aralığındaki farklı frekanslar değerleri için kapasitans-voltaj (C-V) karakteristikleri Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun farklı frekanslar için C -2 -V karakteristikleri Şekil 3 de verilmiştir. Grafikten görülebileceği gibi 1kHz-1MHz aralığında farklı frekanslar için elde edilen doğruların birbirlerine hemen hemen paralel oldukları gözükmektedir. Her bir frekans için bu doğruların eğilim çizgileri çizilip doğru denklemleri elde edildiğinde doğruların voltaj eksenini kestiği noktadaki değerleri yani kesişim voltajı (V 0) değerleri kullanılarak difüzyon potansiyeli (V ) ve her bir doğrunun eğiminden donör taşıyıcı yoğunluğu (N ) değerleri incelenen her bir frekans için hesaplanmıştır. iyotun difüzyon potansiyeli şu ifade kullanılarak hesaplanabilir: kt V = V 0 + (1) q 230

Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun donör taşıyıcı yoğunluğu (N ) enklem (2) kullanılarak bulunmuştur. C = ( ) ( V + V ) 2 0 qε N A 2 2 S (2) Burada ε S yarıiletkenin dielektrik sabiti, A diyot alanı, N donör taşıyıcı yoğunluğu, V ters beslem voltajı ve V 0 enklem (1) de kullandığımız kesişim voltajıdır. C -2 (F -2 ) 1,60E+018 1,20E+018 8,00E+017 1MHz 800kHz 400kHz 200kHz 100kHz 50kHz 20kHz 10kHz 1kHz 4,00E+017-1,2-0,8-0,4 0,0 V(V) Şekil 3. Oda sıcaklığında Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun farklı frekanslarda C -2 -V karakteristikleri Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun oda sıcaklığında Fermi enerjisi E F; kt N E = F ln q N C (3) eşitliği ile hesaplanır. Burada N C iletkenlik bandındaki etkin durum yoğunluğudur bu durumda, * 3 2 15 3 2 m e N = 4,82 10 C T (4) mo şeklinde ifade edilmektedir. Burada m * e elektronların etkin kütlesi, m 0 ise elektronun kütlesidir. İletkenlik bandındaki etkin durum yoğunluğu olan N C enklem (4) kullanılarak hesaplandıktan sonra enklem (3) de yerine yazılarak Fermi enerjisi E F bulunmuştur. Tüketim tabakasının genişliği (W ) ise 231

W 2ε ε 0 V qn S = (5) eşitliği ile hesaplanmıştır. Maksimum elektrik alan E m, 2qN AV E m = (6) ε S ε 0 ifadesi ile elde edilir. enklem (6) dan elde ettiğimiz E m değeri kullanılarak Schottky engel alçalması ΔΦ B, qem Φ B = (7) 4πε S ε 0 formülü ile hesaplanmıştır. Potansiyel engel yüksekliği ise enklem (1) den elde edilen difüzyon potansiyeli (V ), enklem (3) den elde edilen Fermi enerjisi (E F) ve enklem (7) den elde edilen elde edilen Schottky engel alçalmasına bağlı olarak Φ B = V + E Φ (8) F B ile hesaplanmıştır. 1kHz-1MHz aralığındaki farklı frekans değerleri için hesaplanan ve yukarıda hesaplanma teknikleri ayrıntılı olarak ifade edilen tüm bu parametreler Tablo 1 de verilmiştir. Tablodan da görüleceği gibi Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun oda sıcaklığında 1kHz' den 1MHz' e kadar farklı frekanslarda yaptığımız deneylerde artan frekansla difüzyon potansiyeli (V ), Fermi enerjisi (E F), tüketim tabakasının genişliği (W ) ve potansiyel bariyer yüksekliği (Φ B) değerlerinin arttığı görülmüştür. Bunlarla birlikte, donör taşıyıcı yoğunluğu (N ), maksimum elektrik alan (E m) ve Schottky engel alçalması (ΔΦ B) değerlerinin ise artan frekans değerleriyle azaldığı tabloda ifade edilmiştir. Tabloda listelenen ve burada da tartıştığımız frekansa bağlı olarak elektriksel parametre değerlerindeki tüm değişimler literatürde uygun olup daha önce yapılmış çalışmalarda da benzer değişimler görülmüştür [11,12]. Aynı zamanda, Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun karanlıkta ve oda sıcaklığındaki C-V analizinden elde edilen bu elektriksel parametreler, organik ara yüzey tabakası kullanmadan üretilen Au/n-Si Schottky bariyer diyotun Ref. [15] de verilen C-V analizi sonuçları ile kıyaslandığında P3HT:PCBM arayüzey organik tabakasının diyotun elektriksel parametrelerini önemli bir şekilde geliştirdiği sonucuna varılabilir. 232

Tablo 1. Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun oda sıcaklığında C -2 -V grafiğinden elde edilen parametreler f (khz) V (ev) N (10 16 cm -3 ) EF (ev) W (10-5 cm) Em (10 4 V.cm -1 ) ΦB (ev) ΔΦB (10-2 ev) 1 0,61 3,2 0,149 1,58 7,91 0,73 3,11 10 0,66 1,44 0,170 2,44 5,49 0,78 2,59 20 0,72 1,32 0,172 2,67 5,52 0,87 2,60 50 0,82 1,23 0,174 2,94 5,68 0,95 2,63 100 0,89 1,11 0,177 3,25 5,63 1,03 2,62 200 0,94 1,05 0,178 3,43 5,61 1,08 2,62 400 1,01 0,92 0,181 3,79 5,47 1,15 2,58 800 1,23 0,77 0,186 4,55 5,52 1,38 2,60 1000 1,27 0,74 0,187 4,74 5,48 1,42 2,58 Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyot için C-V analizinden elde edilen ve Tablo 1 de listelenen elektriksel parametrelerin frekansa bağlı sonuçları, literatürde MPY Schottky bariyer diyot kullanılarak yapılan çalışmalardaki sonuçlar ile kıyaslandığında oldukça uyumlu olduğu gözlenmiştir [11,12]. Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun karanlıkta ve oda sıcaklığındaki C-V analizinden elde edilen Φ B ve N parametrelerinin frekansa bağlı değişimi Şekil 4 de verilmiştir. 1,50E+016 1,5 1,40E+016 1,4 1,30E+016 1,3 1,20E+016 1,2 Φ B (ev) 1,1 1,0 1,10E+016 1,00E+016 N (cm-3 ) 9,00E+015 0,9 8,00E+015 0,8 7,00E+015 0,7 0 200 400 600 800 1000 Frekans (Hz) Şekil 4. Oda sıcaklığında Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun farklı frekans değerlerinin Φ B ve N ye karşı iki eksenli grafiği Şekil 4 den de görüleceği gibi artan frekansla Φ B değeri artarken N üstel olarak azalmaktadır. Bu beklenen bir davranıştır ve arayüzey durumlarına atfedilebilir [16,17]. 233

IV. SONUÇ Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun oda sıcaklığında kapasitans-voltaj (C-V) ölçüm tekniği kullanılarak elektriksel bazı özellikleri incelenmiştir. Elektriksel parametrelerin uygulanan frekansa bağlı değişimini incelemek için tüm C-V ölçümleri 1kHz-1MHz arasındaki frekans aralığında gerçekleştirilmiştir. C-V ve C -2 -V grafiklerinden elde edilen, difüzyon potansiyeli (V ), Fermi enerjisi (E F), tüketim tabakasının genişliği (W ) ve potansiyel bariyer yüksekliği (Φ B) değerlerinin artan frekans değerleri ile arttığı gözlenmiştir. Bununla birlikte, donör taşıyıcı yoğunluğu (N ), maksimum elektrik alan (E m) ve Schottky engel alçalması (ΔΦ B) değerlerinin ise artan frekansla değerleriyle azaldığı bulunmuştur. Artan frekans değerleriyle birlikte donör taşıyıcı yoğunluğunun (N ) üstel olarak azalması ve potansiyel bariyer yüksekliği (Φ B) değerlerinin artması arayüzey durumlarının varlığına atfedilebilir. Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotunda kullanılan arayüzey organik tabakanın (P3HT:PCBM), Au/n-Si (MY) Schottky bariyer diyotu ile kıyaslandığında diyotun temel elektriksel parametrelerini geliştirdiği tespit edilmiştir. Bu durumda, elektronik uygulamalarında Au/n-Si (MY) Schottky bariyer diyot yerine Au/P3HT:PCBM/n-Si (MPY) Schottky bariyer diyotun kullanılmasının malzeme kalitesini geliştirmek adına daha avantajlı olabileceği sonucuna varılabilir. V. REFERANSLAR [1] Z. Chiguvare, J. Parisi, V. yakonov, J. Appl. Phys. 94 (2003) 2440. [2] H. Hoppe, N. S. Sariciftci, J. Mater. Res. 19 (2004) 1924. [3] A.F. Özdemir,.A. Aldemir, A. Kökçe, S. Altındal, Synth. Met. 158 (2009) 1427. [4] S. emirezen, Ş. Altındal, Curr. Appl. Phys. 10 (2010) 1188 [5] F. Yakuphanoglu, Synth. Met. 158 (2008) 108. [6] J.S. Park, B.R. Lee, J.M. Lee, J.S. Kim, S.O. Kim, M.H. Song, Appl. Phys. Lett. 96 (2010) 243306. [7] M. Gökçen, T. Tunç, Ş. Altındal, İ. Uslu, Curr. Appl. Phys. 12 (2012) 525. [8] F.C. Krebs, Polymeric Solar Cells: Materials, esign, Manufacture, EStech Publications, Inc., Lancaster, Pennsylvania, 2010. [9] M. Punke, S. Mozer, M. Stroisch, M. Gerken, G. Bastian, U. Lemmer,.G. Rabus, P. Henzi, Proc. of SPIE 6185 (2006) 618505. [10] G. Li, V. Shrotriya, J.S. Huang, Y. Yao, T. Moriarty, K. Emery, Y. Yang, Nature Mater. 4 (2005) 864. [11] S. emirezen, Z. Sönmez, U. Aydemir, Ş. Altındal, Curr. Appl. Phys. 12 (2012) 266. [12] S. Zeyrek, E. Acaroğlu, Ş. Altındal, S. Birdoğan, M.M. Bülbül, Curr. Appl. Phys. In Press (2013). [13] M. Çakar, N. Yıldırım, S. Karatas, C. Temirci, A. Turut, J. Appl. Phys. 100 (2006) 74505. [14] K. Akkılıç, M.E. Aydın, I. Uzun, T. Kılıçoğlu, Synth. Met. 156 (2006) 958. [15] S. Alialy, H. Tecimer, H. Uslu, Ş. Altındal, J. Nanomed. Nanotechol. 4 (2013) 1000167. [16] K.E. Bohlin, J. Appl. Phys. 60 (1986) 1223. [17] F. Parlaktürk, Ş. Altındal, A. Tataroğlu, M. Parlak, A. Agasiev, Microelectron. Eng. 85 (2008) 81. 234