STUDIES OF MODELS AND SIMULATIONS FOR DIAMOND SEMICONDUCTOR DETECTOR RESEARCH
ELMAS YARI İLETKEN DEDEKTÖR ARAŞTIRMALARI İÇİN MODEL VE SİMÜLASYON ÇALIŞMALARI
- Tez No: 1012043
- Danışmanlar: PROF. DR. MUHAMMED DENİZ, PROF. DR. KEVİN KRÖNINGER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Belirtilmemiş.
- Anahtar Kelimeler: Elmas dedektör, hareketlilik modellemesi, simülasyon, yarı iletken dedektör, Diamond detector, Mobility modelling, simulation, semiconductor detector
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elmas, radyasyon dayanımı, düşük kaçak akımı, hızlı sinyal oluşumu ve zorlu radyasyon ortamlarına uygunluğu nedeniyle yarı iletken dedektör uygulamaları için umut verici bir algılayıcı malzemedir. Güvenilir dedektör performans çalışmaları, yük oluşumu, taşıyıcı taşınımı, tuzaklanma, sinyal indüklenmesi ve yük toplanmasını doğru biçimde tanımlayan simülasyonlar gerektirir. Ancak elmas için bildirilen elektron ve delik taşınım parametreleri geniş bir dağılım göstermekte, polikristal CVD elmas ise kusurlar ve tane sınırları nedeniyle ek yük kayıplarına yol açmaktadır. Bu tez, dedektör simülasyonunu iyileştirmek amacıyla elmas dedektörlerde yük taşınımı ve tuzaklanmayı incelemektedir. Literatürde bildirilen mobilite ve sürüklenme hızı verileri; kuramsal taşınım kavramları, yarı deneysel mobilite modelleri ve deneysel çıkarım yöntemleri kullanılarak sistematik biçimde değerlendirilmiş ve karşılaştırılmıştır. Analiz, bildirilen parametrelerdeki yayılımın elektrik alan aralığı, uyarım kaynağı, malzeme kalitesi, sıcaklık ve veri yorumlamasında kullanılan modelden güçlü biçimde etkilendiğini göstermektedir. Taşıyıcıya bağlı bir model önerisi elde edilmiştir: geniş elektrik alan aralıklarında elektronlar için parçalı mobilite modeli en tutarlı açıklamayı sağlarken, delikler için CT modeli yeterli ve kompakt bir tanım sunmaktadır. Önerilen mobilite modelleri, ölçülen yük toplama mesafesine dayalı etkin bir tuzaklanma modeli ile birlikte Allpix Squared içine uygulanmıştır. Geliştirilen uygulama, tek kristal CVD referans verileri ve polikristal CVD dedektör üzerinde yapılan laboratuvar ölçümleriyle doğrulanmıştır. Geliştirilen çerçeve, simüle edilen elmas dedektör sinyallerinin gerçekçiliğini artırmakta ve daha güvenilir dedektör performans çalışmaları ile elmas sensörlerin optimizasyonunu desteklemektedir.
Özet (Çeviri)
Diamond is a promising sensor material for semiconductor detector applications because of its radiation hardness, low leakage current, fast signal formation, and suitability for harsh radiation environments. Reliable detector-performance studies require simulations that accurately describe charge generation, carrier transport, trapping, signal induction, and charge collection. However, reported electron and hole transport parameters in diamond show large variations, while pcCVD diamond introduces additional charge loss through defects and grain boundaries. This thesis investigates charge transport and trapping in diamond detectors to improve detector simulation. Reported mobility and drift-velocity data are systematically reviewed and benchmarked using theoretical concepts and semi-empirical models of mobility. The analysis shows that the spread in reported parameters is strongly influenced by electric-field range, excitation source, material quality, temperature, and the model used for data interpretation. The PW model gives the most consistent description for electrons, while the CT model provides a compact description for holes. The recommended mobility models are implemented in Allpix Squared together with an effective trapping model for pcCVD diamond based on the measured CCD. This distance is converted into effective electron and hole trapping lengths and used to define a stepwise trapping probability during carrier propagation. The implementation is validated using scCVD reference data and laboratory measurements on a pcCVD detector. The developed framework improves the realism of simulated diamond detector signals and supports more reliable detector-performance studies, and optimisation of diamond sensors.
Benzer Tezler
- DEVELOPMENT OF SEEDED VERTICAL GRADIENT FREEZE TECHNIQUE FOR CADMIUM ZINC TELLURIDE CRYSTALS
ÇEKİRDEKLİ DİKEY GRADYAN DONDURMA YÖNTEMİNİN KADMİYUM ÇİNKO TELLÜR KRİSTALLERİNİN BÜYÜTÜLMESİ İÇİN GELİŞTİRİLMESİ
ÖZDEN BAŞAR BALBAŞI
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Çukur yapıların yüzey sürtünme direncine olan etkilerinin hesaplamalı ve deneysel olarak incelenmesi
Experimental and computational investigation of the effect of dimpled surfaces on skin friction reduction
YASİN KAAN İLTER
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ORAL ÜNAL
- Hibrit üç yönlü periyodik minimal yüzeyli üç boyutlu grafen yapıların mekaniği ve tasarımı
The mechanics and design of hybrid triply periodic minimal surfaces of three dimensional graphene
OSMAN FURKAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Karbon tabanlı yeni hibrit nano-yapıların modellenmesi ve analizi
Modeling and analysis of carbon based new hybrid nano-structures
ÜNAL DEĞİRMENCİ
Doktora
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Dişli sistemlerinde çelik malzemelerin eşlenik çalışma performansının artırılmasına yönelik çeşitli kaplama yöntemlerinin belirlenmesi ve performans analizi
Determination and performance analysis of various coating methods to enhance the conjugate working performance of steel materials in gear systems
FEYZA HİLAL SAĞLAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MEHMET FIRAT