Efek Temperatur Annealing terhadap Kinerja Dioda Schottky Au/4H-SiC

Farhan Adi Frasetya, Ferdiansjah, S.T., M.Eng.Sc.; Erry Dwi Kurniawan, Ph.D.

2025 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Semikonduktor pita-lebar seperti 4H-SiC banyak diteliti untuk aplikasi di lingkungan ekstrem karena keunggulannya dalam konduktivitas termal, medan breakdown tinggi, dan stabilitas suhu. Dioda Schottky berbasis Au/4H-SiC menjadi kandidat kuat untuk detektor karena mampu menghasilkan tinggi penghalang Schottky besar dan arus bocor rendah. Namun, kualitas antarmuka logam–semikonduktor sangat dipengaruhi oleh tahap annealing dalam proses fabrikasi, yang belum banyak dievaluasi secara sistematis untuk struktur Au/4H-SiC. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh temperatur annealing terhadap karakteristik elektrik dioda Schottky Au/4H-SiC. Proses fabrikasi mencakup pembersihan substrat, deposisi kontak ohmik (Ag) dan Schottky (Au), serta annealing pada suhu 300–700?°C. Pengukuran I-V dilakukan menggunakan Keithley 4200A-SCS, dan parameter tinggi penghalang Schottky (SBH), faktor idealitas, serta resistansi seri diekstraksi menggunakan metode Cheung. Karakteristik terbaik dicapai pada annealing 700?°C dengan nilai SBH sebesar 1,74?eV dan faktor idealitas menurun dari 5,37 menjadi 1,94. Resistansi seri mengalami kenaikan pada suhu 500–600°C, kemungkinan diakibatkan karena pembentukan fase resistif, dan menurun pada suhu 700°C. Kondisi 700°C diidentifikasi sebagai parameter termal optimal untuk menghasilkan dioda Au/4H-SiC dengan performa elektrik unggul, khususnya untuk aplikasi detektor pada suhu tinggi atau lingkungan ekstrem.

Wide-bandgap semiconductors such as 4H-SiC have been extensively studied for applications in extreme environments due to their superior thermal conductivity, high breakdown field, and temperature stability. Schottky diodes based on Au/4H-SiC are considered strong candidates for detector applications, as they offer a high Schottky barrier height and low leakage current. However, the quality of the metal-semiconductor interface is highly influenced by the annealing stage in the fabrication process, which has not been systematically evaluated for Au/4H-SiC structures. This study aims to investigate the effect of annealing temperature on the electrical characteristics of Au/4H-SiC Schottky diodes. The fabrication process includes substrate cleaning, deposition of ohmic (Ag) and Schottky (Au) contacts, followed by annealing at temperatures ranging from 300 to 700?°C. Current-voltage (I-V) measurements were performed using a Keithley 4200A-SCS, and the parameters Schottky barrier height (SBH), ideality factor and series resistance were extracted using the Cheung method. The optimal performance was achieved at an annealing temperature of 700?°C, yielding a Schottky barrier height of 1.74?eV and a significant reduction in the ideality factor from 5.37 to 1.94. The series resistance increased at 500–600?°C, likely due to the formation of a resistive phase, and then dropped significantly at 700?°C. The 700?°C annealing condition was identified as the optimal thermal parameter for achieving high-performance Au/4H-SiC diode, particularly for detector applications in high-temperature or harsh environments.

Kata Kunci : 4H-SiC, Dioda Schottky, Annealing, Kontak Schottky Au, Karakterisasi Elektrik