CNTO/GS yapısına sahip bir fotodedektör üretimi ve detaylı karakterizasyonu
Fabrication and detailed characterization of a photodedektor with CNTO/GS structure
- Tez No: 1000001
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇAĞLAR DUMAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ MELTEM GÖR BÖLEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotodedektörler, Photodetectors
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fotonik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tez çalışmasında, iki boyutlu (2B) Ca2Nb3-xTaxO10 (x=0, 0,5, 1 ve 1,5) (CNTO) nano-tabakaları ve gözenekli silisyum (GS) katmanı bir araya getirilerek CNTO/GS/p-Si heteroyapısına sahip bir fotodedektörün üretilmesi ve karakterizasyonu hedeflenmiştir. Yapılan kapsamlı literatür incelemesi sonucu, CNTO/GS/p-Si heteroyapısına sahip herhangi bir fotodedektör çalışmasına rastlanmamış olup, ilk kez bu çalışmada üretilmiş ve detaylı bir şekilde karakterize edilmiştir. GS tabakaları sahip oldukları geniş bant aralığından dolayı, klasik Silisyum (Si) tabanlı fotodedektörlere kıyasla, özellikle ultraviyole (UV) bölgede, daha yüksek duyarlılık, gelişmiş kuantum verimliliği ve daha hızlı yanıt süreleri sağlamaktadır. Diğer taraftan, 2B CNTO perovskit yapısı; yüksek duyarlılık, güçlü fotoyanıt, geniş spektral seçicilik ve yüksek kararlılık gibi, bir fotodedektör için kritik önem taşıyan özelliklere sahiptir. Bu nedenle tez çalışmasında, GS'in yüksek ışık emilimi ve hızlı yanıt davranışı ile CNTO nanotabakalarının yüksek duyarlılık ve optik kazanç sağlayan özellikleri birleştirilerek, özellikle UV bölgede yüksek performans sergileyen yeni bir fotodedektör yapısı geliştirilmiştir. Üretilen heteroyapının p-tipi tarafını oluşturan GS, elektrokimyasal anodizasyon yöntemi ile üretilmiştir. N-tipi tarafını oluşturan CNTO naotabakalarının üretilmesi için, öncelikle kalsinasyon yöntemiyle külçe halinde KCa2Nb3-xTaxO10 perovskit malzemesi sentezlenmiş ve ardından sentezlenen perovskit malzemesi eksfoliasyon yöntemi kullanılarak nanotabakalar haline dönüştürülmüştür. Detaylı yapısal ve optik karakterizasyonu gerçekleştirilen nanotabakalar döndürerek kaplama yöntemiyle GS üzerine kaplanmış ve fotodedektör performansı incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, üretilen Ca2Nb3-xTaxO10 (x=1) nanotabakalarıyla üretilen fotodedektör ile 9,53x103 kadarlık yüksek fotoyanıt değeri elde edilmiştir. Bu dedektör yapısı için 6,11 A/W'lık duyarlılık, %2528 EQE ve 7,68 x1011 Jones değerinde spesifik algılayıcılık değerleri, 0,228 s yükselme ve 0,214 s'lik düşme süreleri elde edilerek oldukça iyi bir fotodedektör performansı sergilediği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the fabrication and characterization of a photodetector based on a CNTO/GS/p-Si heterostructure were targeted by integrating two-dimensional (2D) Ca2Nb3-xTaxO10 (x = 0, 0,5, 1, and 1,5) nanosheets with a porous silicon (GS) layer. A comprehensive review of the literature revealed that no prior photodetector studies incorporating a CNTO/GS/p-Si heterostructure have been reported. In this work, such a device has been fabricated for the first time and thoroughly characterized. Due to their wide bandgap, GS layers provide significantly higher sensitivity, enhanced quantum efficiency, and faster response times in the ultraviolet (UV) region compared to conventional Si-based photodetectors. On the other hand, the 2D CNTO perovskite structure possesses several properties that are critically important for photodetector applications, including high sensitivity, strong photoresponse, broad spectral selectivity, and excellent stability. Therefore, the aim of this thesis was to develop a new photodetector structure with superior performance particularly in the UV region by combining the high light absorption and fast response characteristics of GS with the high sensitivity and optical gain capabilities of CNTO nanosheets. In the fabricated heterostructure, the p-type region consisting of the GS layer was produced using the electrochemical anodization method. In order to produce the CNTO nanosheets forming the n-type region of the heterostructure, bulk KCa2Nb3-xTaxO10 perovskite material was first synthesized using the calcination method. The synthesized perovskite was then converted into nanosheets through an exfoliation process. The resulting nanosheets, whose structural and optical properties were thoroughly characterized, were deposited onto the GS layer via the spin-coating method. Finally, photoelectrical analyses were carried out to evaluate the photodetector performance of the fabricated device. As a result of the conducted studies, the photodetector fabricated using KCa2Nb3-xTaxO10 (x=1) nanosheets exhibited a high photoresponse value of approximately 3,08 x 104. For this photodetector structure, a high responsivity of 6,11 A/W, an external quantum efficiency (EQE) of 2528%, and a detectivity of 7,68×1011 Jones were achieved. In addition, fast dynamic response characteristics with a rise time of 0,228 s and a fall time of 0,214 s were obtained, demonstrating that the device exhibits excellent photodetector performance.
Benzer Tezler
- Ark fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle nanokompozit Mo-N-Cu kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Production of Mo-N-Cu nanocomposite coatings by arc physical vapour deposition technique and their characterization
OSMAN LEVENT ERYILMAZ
- Yeni çözülür ftaloksiyaninlerin sentezi ve agregasyon özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of new soluble phthalocyanines and study of their agregation properties
ALTUĞ MERT SEVİM
- Robot kol dinamiğinin ve hareketinin bilgisayarda analizi ve simülasyonu
Analysis and simulation of dynamics and motion of robot arm on computer
HASAN SANCAKTAROĞLU
- Trigliserid yağların yeni bir yöntemle stirenlenmesi
A New method for the styrenation of triglyceride oils for surface coatings
F.SENİHA GÜNER
- Hofmann Td-tipi benzonitril tetrasiyanokadmiyum konak-konuk bileşiklerinin“Ni(benzonitril)2Cd(CN)4.G”kırmızıaltı spektroskopisi ile incelenmesi
Infrared spectroscopic stud of Hofmann Td-type clathrates benzonitrile tetracyanocadmium, [Ni(benzonitrile)2Cd(CN)4.G]
COŞKUN IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ KARTAL