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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 19/2020

12.08.2020

Investigation of effects on dielectric properties of different doping concentrations of Au/Gr-PVA/p-Si structures at 0.1 and 1 MHz at room temperature

verfasst von: Gülçin Ersöz Demir, İbrahim Yücedağ, Şemsettin Altındal

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 19/2020

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Abstract

In order to improve and detailedly investigate the dielectric properties of polymer interfaces of Metal–Polymer–Semiconductor (MPS) structures, three types of MPS were fabricated by doping 1, 3 and 5% graphene (Gr) into the polyvinyl alcohol (PVA) interface material. Capacitance–Voltage (C-V) and Conductance–Voltage (G/ω-V) measurements were used to analyze the dielectric properties of three types of MPS. Using C-V and G/ω-V data, series resistance (Rs) affecting device performance and interface properties besides basic dielectric parameters of each structure such as both the real and imaginary components of complex dielectric constant (ε' and ε''), complex electrical modulus (M' and M''), loss tangent (tanδ), and ac electrical conductivity (σac) were also calculated. The effect of graphene doping was examined for each parameter and obtained results were compared at both low (0.1 MHz) and high (1 MHz) frequencies. It was observed that ε and ε'' decreased with increasing graphene doping at both 0.1 and 1 MHz, while M' and M'' increased under same conditions. Moreover, both the M' and M'' vs V plots have two distinctive peaks between −2.0 V and 0.0 V due to a special density distribution of surface states between (Gr-PVA) and p-Si. The tanδ gradually increased with increasing graphene doping at only 0.1 MHz. As the doping ratio of graphene increases, the charge carriers in the structure generate more dipoles and create an earlier relaxation process. In other words, increasing the doping ratio helps to improve the series resistance effects in MPS structures. As a result, it was seen that the interfacial properties of MPS structures were improved by increasing the rate of graphene doping.

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Metadaten
Titel
Investigation of effects on dielectric properties of different doping concentrations of Au/Gr-PVA/p-Si structures at 0.1 and 1 MHz at room temperature
verfasst von
Gülçin Ersöz Demir
İbrahim Yücedağ
Şemsettin Altındal
Publikationsdatum
12.08.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 19/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-04181-1

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