In this work, current–voltage I-V characteristics of the Au/n-GaSb Schottky diodes were measured at temperatures in the wide range of 80-340 K to identify current transport mechanism. Measured I-V curves were analyzed under the assumption that the total current is expressed as sum of components of each current transport mechanism. First, I-V curves were fitted under the assumption that total current composed of the thermionic emission current and the secondary current component regarded as tunneling current or Shockley–Read–Hall recombination current. Fitted values are perfectly matched with the measured currents and proportion of the thermionic emission current decreased as the temperature lowered. We also extracted diode parameters from TE current, and the obtained barrier heights and ideality factors were strongly temperature dependent. This anomaly was successfully explained by Werner’s barrier inhomogeneity theory. And the mean barrier height and standard deviation of the diode were obtained as 0.70 V and 0.087 V. The secondary current coefficients were compared with the thermionic field emission tunneling coefficient and the value of 2kT which is a coefficient correspond to the Shockley-Read–Hall recombination current. In the secondary current, tunneling was dominant at the low temperature and Shockley-Read-Hall recombination current became dominant at the temperature higher than 220 K. Other current components such as leakage current, Auger and radiative recombination currents are also considered and it was shown that they are marginal components. And for the photoresponse analysis, GaSb Schottky photodiodes were fabricated by depositing Schottky metal 5 nm and forming an optical window by the lift-off process. Photocurrent was measured at room temperature and low temperature under the light illummination. Photodiodes have shown uniform external quantum efficiency (EQE) over a wide spectral range from UV to SWIR wavelengths.
본 연구에서는 금/n-타입 갈륨 안티모나이드 쇼트키 다이오드의 전류 - 전압 특성을 80 K-340 K의 넓은 온도 범위에서 측정하였다. 측정된 전류 - 전압 곡선은 전체 전류가 각 전류 요소의 합으로 이루어져 있다고 가정하여 분석되었다. 우선, 전체 전류가 써미오닉 이미션 전류, 그리고 터널링 전류 또는 쇼클리 - 리드 - 홀 재결합 전류로 간주되는 2차적인 전류의 합으로 이루어져 있다는 가정 하에 피팅을 진행하였다. 피팅된 전류는 측정된 값과 완벽히 일치하였으며 온도가 감소함에 따라 써미오닉 이미션 전류의 비율이 감소하였다. 또한 분리된 써미오닉 이미션 전류로부터 다이오드 패러미터를 추출하였고, 얻어진 쇼트키 장벽 높이와 이상 계수는 온도에 따라 크게 변하였다. 이러한 변칙적인 현상은 베르너의 불균등 장벽 이론에 의해 성공적으로 설명되었다. 다이오드의 평균 장벽 높이와 장벽 높이의 표준편차는 각각 0.70 V 와 0.087 V 로 구해졌다. 2차적인 전류의 계수들 또한 써미오닉 필드 이미션 터널링 상수와 쇼클리 - 리드 - 홀 재결합 전류에 상응하는 2kT 값과 비교되었다. 2차적 전류에서, 낮은 온도에서는 터널링이 우세하였고 온도가 220 K 보다 커지면 쇼클리 - 리드 - 홀 재결합 전류가 우세해졌다. 리키지 전류, 오제와 방사성 재결합 전류와 같은 다른 전류 요소들도 고려되었고 그 영향이 미미하다는 것을 보였다. 그리고 광 응답 특성을 분석하기 위해, 쇼트키 금속을 5 nm 증착하고 리프트 - 오프 과정을 통해 윈도우를 형성하여 갈륨 안티모나이드 쇼트키 포토다이오드를 제작하였다. 저온과 상온에서 빛을 비추어 광전류를 측정하였다. 포토다이오드는 자외선부터 단파장 적외선까지 넓은 파장 범위에서 일정한 외부 양자 효율을 나타내었다.
