Impedance and Interface States Depending on Frequency Analysis of Al/(ZnFe2O4-PVA)/p-Si Structures

Jaafar Alsmael; Nuray Urgun; Seçkin Altındal Yerişkin; Serhat Orkun Tan

Makale detayları

Impedance and Interface States Depending on Frequency Analysis of Al/(ZnFe2O4-PVA)/p-Si Structures

Yazarlar:

Jaafar Alsmael | Nuray Urgun | Seçkin Altındal Yerişkin | Serhat Orkun Tan

Yayıncı:

Duzce University

Ana Başlıklar:

Elektronik | Sensörler ve Dijital Donanım (Diğer)

Dergi:

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi Vol.12 Issue 4, pp.1964-1976

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001329914

pISSN:

2148-2446

Anahtar kelimeler:

Özet:

 This study investigates the properties of a film made of zinc ferrite ZnFe2O4 doped polyvinyl alcohol PVA. The film is sandwiched between an aluminum Al and p-Si semiconductor layers, and electrical measurements are conducted on the structure in a wide scope of frequency besides voltage. The study evaluates the impacts of the ZnFe2O4-PVA interlayer on surface-states NSS, and complex-impedance Z  Z - jZ. A remarkable impact of the values of series resistance RS and the interlayer on the capacitance-voltage C-V and conductance-voltage Gω-V data has been observed at moderate and high frequencies. Hence, the C and Gω versus V qualities were modified at high frequency to eliminate the outcome of RS. The Hill-Coleman approach was utilized to estimate the values for NSS. Experimental results confirm that both the NSS , RS and the interlayer in the metal-polymer-semiconductor MPS structures are critical factors that significantly alter the electrical and dielectric properties. The analysis of the results obtained from the impedance study showed divergent behavior. It was observed that the impedance values increase in the low frequency, while they diminish in the higher frequencies, as a result of the mutual effect between the interface and the dipole polarization. The study suggests that due to its high dielectric value, the ZnFe2O4-PVA interlayer may be a better alternative to conventional insulators for chargeenergy storage.

 This study investigates the properties of a film made of zinc ferrite ZnFe2O4 doped polyvinyl alcohol PVA. The film is sandwiched between an aluminum Al and p-Si semiconductor layers, and electrical measurements are conducted on the structure in a wide scope of frequency besides voltage. The study evaluates the impacts of the ZnFe2O4-PVA interlayer on surface-states NSS, and complex-impedance Z  Z - jZ. A remarkable impact of the values of series resistance RS and the interlayer on the capacitance-voltage C-V and conductance-voltage Gω-V data has been observed at moderate and high frequencies. Hence, the C and Gω versus V qualities were modified at high frequency to eliminate the outcome of RS. The Hill-Coleman approach was utilized to estimate the values for NSS. Experimental results confirm that both the NSS , RS and the interlayer in the metal-polymer-semiconductor MPS structures are critical factors that significantly alter the electrical and dielectric properties. The analysis of the results obtained from the impedance study showed divergent behavior. It was observed that the impedance values increase in the low frequency, while they diminish in the higher frequencies, as a result of the mutual effect between the interface and the dipole polarization. The study suggests that due to its high dielectric value, the ZnFe2O4-PVA interlayer may be a better alternative to conventional insulators for chargeenergy storage.

 This study investigates the properties of a film made of zinc ferrite ZnFe2O4 doped polyvinyl alcohol PVA. The film is sandwiched between an aluminum Al and p-Si semiconductor layers, and electrical measurements are conducted on the structure in a wide scope of frequency besides voltage. The study evaluates the impacts of the ZnFe2O4-PVA interlayer on surface-states NSS, and complex-impedance Z  Z - jZ. A remarkable impact of the values of series resistance RS and the interlayer on the capacitance-voltage C-V and conductance-voltage Gω-V data has been observed at moderate and high frequencies. Hence, the C and Gω versus V qualities were modified at high frequency to eliminate the outcome of RS. The Hill-Coleman approach was utilized to estimate the values for NSS. Experimental results confirm that both the NSS , RS and the interlayer in the metal-polymer-semiconductor MPS structures are critical factors that significantly alter the electrical and dielectric properties. The analysis of the results obtained from the impedance study showed divergent behavior. It was observed that the impedance values increase in the low frequency, while they diminish in the higher frequencies, as a result of the mutual effect between the interface and the dipole polarization. The study suggests that due to its high dielectric value, the ZnFe2O4-PVA interlayer may be a better alternative to conventional insulators for chargeenergy storage.

 Bu çalışmada çinko ferrit ZnFe2O4 katkılı polivinil alkolden PVA yapılmış bir filmin özellikleri araştırılmaktadır. Film, alüminyum Al ve p-Si yapı arasına sıkıştırılmış olup, yapı üzerinde voltajın yanı sıra geniş bir frekans aralığında elektriksel ölçümler yapılmıştır. Çalışma, ZnFe2O4-PVA ara katmanının yüzey durumları NSS ve kompleks empedans Z  Z - jZ üzerine etkilerini değerlendirmektedir. Orta ve yüksek frekanslarda seri direnç RS ve ara katman değerlerinin kapasitans-gerilim C-V ve iletkenlik-gerilim Gω-V özellikleri üzerinde dikkate değer bir etkisi gözlemlenmiştir. Bu nedenle, RS etkisini ortadan kaldırmak için C-V ve Gω-V değerleri yüksek frekansta düzenlenmiştir. NSS değerlerini tahmin etmek için Hill-Coleman yaklaşımı kullanıldı. Deneysel sonuçlar hem NSS hem de RSin ve metal-polimer-yarı iletken MPS yapısındaki ara katmanın, elektriksel ve dielektrik özellikleri önemli ölçüde değiştiren kritik faktörler olduğunu doğrulamaktadır. Empedans çalışmasından elde edilen sonuçların analizi farklı davranışlar gösterdi. Arayüzey ile dipol polarizasyonunun karşılıklı etkisi sonucunda empedans değerlerinin düşük frekansta arttığı, yüksek frekanslarda ise azaldığı gözlenmiştir. Çalışma, yüksek dielektrik değeri nedeniyle ZnFe2O4-PVA ara katmanının, yükenerji depolaması için geleneksel yalıtkanlara nazaran daha iyi bir alternatif olabileceğini öne sürmektedir.

Makale detayları

Impedance and Interface States Depending on Frequency Analysis of Al/(ZnFe2O4-PVA)/p-Si Structures

Yazarlar:

Jaafar Alsmael | Nuray Urgun | Seçkin Altındal Yerişkin | Serhat Orkun Tan

Yayıncı:

Duzce University

Ana Başlıklar:

Elektronik | Sensörler ve Dijital Donanım (Diğer)

Dergi:

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi Vol.12 Issue 4, pp.1964-1976

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001329914

pISSN:

2148-2446

Al/(ZnFe2O4-PVA)/p-Si

Frequency and voltage dependence

Series resistance and Interface states

Frequency dependent Complex-impedanceAl/(ZnFe2O4-PVA)/p-Si

Frekans ve voltaj bağımlılığı

Seri direnç ve arayüzey durumları

Frekansa bağlı Karmaşık empedans

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Jaafar Alsmael | Nuray Urgun | Seçkin Altındal Yerişkin | Serhat Orkun Tan

Yayıncı: Duzce University

Ana Başlıklar: Elektronik | Sensörler ve Dijital Donanım (Diğer)

Dergi: Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi Vol.12 Issue 4, pp.1964-1976

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 10/2024

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001329914

pISSN: 2148-2446

Sayı

Yazarlar:

Jaafar Alsmael | Nuray Urgun | Seçkin Altındal Yerişkin | Serhat Orkun Tan

Yayıncı:

Duzce University

Ana Başlıklar:

Elektronik | Sensörler ve Dijital Donanım (Diğer)

Dergi:

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi Vol.12 Issue 4, pp.1964-1976

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

10/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001329914

pISSN:

2148-2446