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01.04.2019

On the possible conduction mechanisms in Rhenium/n-GaAs Schottky barrier diodes fabricated by pulsed laser deposition in temperature range of 60–400 K

Zeitschrift:
Journal of Materials Science: Materials in Electronics
Autoren:
Haziret Durmuş, Mert Yıldırım, Şemsettin Altındal
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstarct

This study presents electrical characteristics of n-GaAs based Schottky barrier diodes (SBDs) with Rhenium (Re) rectifier contacts. The electrical characteristics of the Re/n-GaAs SBDs were investigated utilizing the forward bias current–voltage (IF–VF) data collected in temperature range of 60–400 K. The values of ideality factor (n) and zero-bias barrier height (ΦBo) were found as 9.10 and 0.11 eV for 60 K, and 1.384 and 0.624 eV for 400 K, respectively, on the basis of thermionic-emission theory. The conventional Richardson plot deviated from linearity at low temperatures and the Richardson constant value (A*) was obtained quite lower than the theoretical value for this semiconductor (8.16 A cm−2 K−2). nkT/qkT/q plot shows that the field-emission may be dominant mechanism at low temperatures as a result of tunneling via surface states since the studied n-GaAs’s doping concentration is on the order of 1018 cm−3, i.e. at high values so leads to tunneling. On the other hand, ΦBon, ΦBoq/2kT and (n−1 − 1)–q/2kT plots exhibit linearity but this linearity is observed for two temperature regions (60–160 K and 180–400 K) due the presence of double Gaussian distribution (GD) of the barrier height. Therefore, the standard deviation value was obtained from the plot of ΦBoq/2kT and it was used for modifying the conventional Richardson plot into the modified Richardson plot by which the values of mean barrier height and A* were obtained as 0.386 eV and 15.55 A cm−2 K−2 and 0.878 eV and 8.35 A cm−2 K−2 for the low and high temperature regions, respectively. As a result, IFVFT characteristics of the Re/n-GaAs SBDs were successfully elucidated by double-GD of barrier height.

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