Current-Voltage Characteristics of Au Pani P-Si Al Organic Inorganic Semiconducting Diodes

Abstract

Bu çalışmada [100] doğrultulu p-tipi silisyum tek kristalinin arka tarafına alüminyum (Al) buharlaştırılarak omik kontak yapıldı. Ön yüzüne ise, oda sıcaklığında (T = 300 K), üç farklı polianilin çözeltisi (2 mg/ml'lik Aldrich emeraldin tuzu 530565 ve hazır halde Aldrich emeraldin tuzu 650013 ile Aldrich emeraldin tuzu 649996 çözeltileri) doğrudan ilave edilip kurumaya bırakılarak organik/inorganik p-n eklem diyotlar üretildi. Numuneler A, B ve C diye isimlendirildi. Üretilen PANI/p-Si/Al yapısında PANI filminin üzerine, ölçüm alabilmek için vakum buharlaştırma yoluyla r = 0.05 cm yarıçapında %99.99'luk altın (Au) üst omik kontaklar yapıldı ve üretilen p-n eklem diyotların akım-voltaj (I-V) ölçümleri alındı. Akım-voltaj ölçüm verileri kullanılarak çizilen lnI-V grafiklerinden, üretilen PANI/p-Si kontakların doğrultucu özellik gösterdiği tespit edildi. Akım-voltaj karakteristikleri ve Cheung&Cheung fonksiyonları kullanılarak tüm kontaklara ait idealite faktörü (n), engel yüksekliği (?b) ve seri direnç (Rs) değerleri hesaplandı. Numunelerin üst kontaklı noktaları için n ve ?b değerlerinin sırasıyla 1.08-5.81 ve 0.53 eV-0.81 eV aralıklarında olduğu belirlendi. Rs değerleri geniş bir yelpazeye dağılmasına karşın, bir kontak için alınan ölçümler arası fark en fazla %20 oldu. Numunelerden A ve C'ye ait her bir kontak için farklı yollarla hesaplanan ?b değerleri birbirine oldukça yakın çıktı. En iyi idealite faktörü sonuçları C numunesinde elde edildi. Seri dirençler açısından numunelerde benzer farklar gözlendi. Her üç numunenin kontakları göz önüne alındığında en iyi neticeler C numunesinde (Aldrich emeraldin tuzu 649996 ile) tespit edildi. Bu durum Aldrich emeraldin tuzu 649996 çözeltisindeki parçacık boyutunun 20 nm'nin altında olmasına atfedilebilir. Tüm bunlar dikkate alınınca, Au/PANI/p-Si/Al yapısının iyi bir doğrultucu özellik gösterdiği anlaşılmaktadır. Bunun yanı sıra üretilen PANI/p-Si kontaklar, organik/inorganik (O/İ) yarıiletken doğrultucu kontak yerine arayüzey (yalıtkan) tabakalı organik/yalıtkan/inorganik (OYİ) yarıiletken doğrultucu olarak değerlendirilebilirler.Anahtar Kelimeler: Doğrultucu, PANI/p-Si, I-V karakteristikleri, organik/inorganik kontakIn this study, ohmic contact was prepared by evaporation of Aluminum onto back side of p-Si [100] single crystal while onto the front side three different PANI solutions (Aldrich emeraldine salt 530565 solution with density 2mg/ml, Aldrich emeraldine salt 650013 ve Aldrich emeraldine salt 649996 solutions as obtained) were directly added and left to dry at room temperature (300 K) to produce organic/inorganic p-n junction diodes. Samples were labelled as A, B and C. Gold contacts of radii r = 0.05 cm were made onto PANI side of PANI/p-Si structure by vacuum evaporation and current-voltage (I-V) measurements were employed. Values of ideality factor (n), barrier height (?b) and series resistance (Rs) values of all contacts were calculated by using I-V characteristics and Cheung&Cheung functions. Values of n and ?b of the contacts were found as in the intervals of 1.08-5.81 and 0.53 eV-0.81 eV respectively. Rs results were dispersed to a wide spectrum while variation between different measurements of the same contact was approximately about % 20 at max. ?b values that were calculated for each contact by different ways are close for each contact in samples A and C. Differences between calculated values of series resistances of all contacts are similar for samples A, B and C. Best results were gathered from the sample C which was prepared with Aldrich emeraldine salt 649996. That was attributed to small particle size (smaller than 20 nm) of Aldrich emeraldine salt 649996. Concerning all the statements above it can be stated that Au/PANI/p-Si/Al structure is a good rectifier. Moreover, PANI/p-Si structure can be treated as organic/insulating/inorganic rectifier instead of organic/inorganic rectifying contact.Key words: Rectifier, PANI/p-Si, I-V characteristics, organic/inorganic contact