GaAs/Ga1-xAlxAs(x=0,3) çoklu kuantum kuyuların elektronik özellikleri ve sıcak elektron güç kaybı mekanizmalarının magnetotransport ölçümlerle incelenmesi
Investigation of electronic properties and hot electron power loss mechanisms in GaAs/Ga1-xAlxAs(x=0,3) multiple quantum wells by magnetotransport measurements
- Tez No: 155480
- Danışmanlar: PROF.DR. MEHMET CANKURTARAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: GaAs/Gaı-xAlxAs çoklu kuantum kuyular, iki-boyutlu elektron gazı, Shubnikov-de Haas olayı, Hail olayı, kalıcı fotoiletkenlik olayı, etkin kütle, kuantum mobilitesi, transport mobilitesi, sıcak elektronlar, güç kaybı, enerji durulma hızı, elektron-akustik fonon etkileşmesi, deformasyon potansiyeli saçılması, piezoelektrik saçılma, arayüzey pürüzlülüğü saçılması, uzak iyonize safsızlık saçılması, artık safsızlık saçılması, alaşım düzensizliği saçılması, GaAs/Gai_xAlxAs multiple quantum wells, two-dimensional electron gas, Shubnikov-de Haas effect, Hall effect, persistent photoconductivity effect, effective mass, quantum mobility, transport mobility, hot electrons, power loss, energy relaxation rate, electron-acustic phonon interaction, deformation potential scattering, piezoelectric scattering, interface roughness scattering, remote ionized- impurity scattering, background impurity scattering, alloy disorder scattering
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 225
Özet
GaAs/Ga^xAlxAs (x=0,3) ÇOKLU KUANTUM KUYULARIN ELEKTRONİK ÖZELLİKLERİ VE SICAK ELEKTRON GÜÇ KAYBI MEKANİZMALARININ MAGNETOTRANSPORT ÖLÇÜMLERLE İNCELENMESİ ÖZET Modülasyonlu-katkılanmış GaAs/Gaı_xAlxAs (x=0,3) çoklu kuantum kuyuların (MQW) elektronik özellikleri ve sıcak elektron güç kaybı mekanizmaları, karanlıkta ve kalıcı fotoiletkenlik (PPC) olayı etkisinde yapılan magnetotransport ölçümlerle incelendi. Deneylerde kuantum kuyu genişlikleri 40, 51, 75, 120 ve 140 A olan MQW örnekler kullanıldı. Klasik magnetotransport (elektriksel direnç ve zayıf magnetik alan Hail olayı) ölçümleri 3,5-295 K, Shubnikov-de Haas (SdH) osilasyonları ölçümleri ise 3,5-30 K sıcaklık aralığında ve yüksek magnetik alan (1,0-2,3 T) altında yapıldı. SdH osilasyonları verileri MQW örneklerin sadece birinci altbandında iki-boyutlu (2D) elektron bulunduğunu ve kalıcı fotoiletkenlik olayının 2D elektron dağılımını değiştirmediğini göstermektedir. Karanlıkta ve PPC olayı etkisinde yapılan klasik magnetotransport ölçümlerinden MQW örneklerin Hail taşıyıcı yoğunluğu ve Hall (transport) mobilitesi sıcaklık ve kuantum kuyu genişliğinin fonksiyonu olarak elde edildi. Bu veriler kullanılarak MQW örneklerde 2D elektronların saçılma mekanizmaları incelendi. Düşük sıcaklıklarda (790 K) ise optik fonon saçılmasının başat saçılma mekanizmaları olduğu sonucuna varıldı. İncelenen MQW örneklerde, düşük sıcaklıklarda, paralel iletimin ihmal edilecek kadar az olduğu belirlendi. SdH osilasyonları verileri değerlendirilerek MQW örneklerde 2D elektron yoğunluğu, etkin kütlesi, kuantum mobilitesi ve Fermi enerjisi elde edildi. Bu fiziksel özelliklerin örgü sıcaklığı, örneğe uygulanan elektrik alan ve magnetik alan ile değişmedikleri belirlendi. SdH osilasyonları genliğinin örgü sıcaklığı ve örneğe uygulanan elektrik alan ile değişimleri ölçülerek, elektron sıcaklığı (7e) ve sıcak elektronların güç kaybı (P) elektron sıcaklığı'nın fonksiyonu olarak elde edildi. Karanlıkta ve PPC olayı etkisinde ölçülen P(Te) verileri, dejenere yarıiletkenlerde akustik fonon bölgesi için geliştirilen, kuramsal güç kaybı modelleri ile karşılaştırılarak, sıcak elektron güç kaybı mekanizmaları ve PPC olayının bu mekanizmalara etkisi araştırıldı. 111Modülasyonlu-katkılanmış GaAs/Gaı-xAlxAs çoklu kuantum kuyu örneklerde sıcak 2D elektronların, kristal örgüyle yaptıkları piezoelektrik ve deformasyon potansiyeli etkileşmeleri vasıtasıyla, güç kaybettikleri belirlendi.
Özet (Çeviri)
INVESTIGATION OF ELECTRONIC PROPERTIES AND HOT ELECTRON POWER LOSS MECHANISMS IN GaAs/Gai.xAlxAs (x=0,3) MULTIPLE QUANTUM WELLS BY MAGNETOTRANSPORT MEASUREMENTS ABSTRACT The electronic properties and hot electron power loss mechanisms in modulation- doped GaAs/Gai-xAlxAs (xs0.3) multiple quantum wells (MQWs) were investigated by magnetotransport measurements made in the dark and under persistent photoconductivity (PPC) effect. MQW samples with quantum well widths 40, 51, 75, 120 and 140 A were used in the experiments. Classical magnetotransport (electrical resistance and low-field Hall effect) measurements were carried out in the temperature range 3.5-295 K, while Shubnikov-de Hass (SdH) effect measurements were made in the temperature range 3.5-30 K and at high magnetic fields (1.1-2.3 T). The SdH oscillations data showed that, for all the MQW samples, only the first subband is populated with two-dimensional (2D) electrons, and that the PPC effect does not alter the distribution of 2D electrons. The dependences of Hall carrier density and Hall (transport) mobility on temperature and quantum well width were obtained from the classical magnetotransport measurements in the dark and under PPC effect. These data were used to investigate the scattering mechanisms of 2D electrons in the MQW samples. Interface roughness scattering and optical phonon scattering were found to be the dominant scattering mechanisms at low temperatures (T90 K), respectively. It is found that, in all MQW samples, parallel conduction is negligible. The SdH oscillations data were used to determine the carrier density, effective mass, quantum mobility and Fermi energy of 2D electrons in the MQW samples. It is found that these physical properties do not vary with lattice temperature, electrical field and magnetic field applied to the sample. The measurements of the amplitude of SdH oscillations as functions of lattice temperature and electric field applied to the sample were used to determine the electron temperature (Te) and power loss (P) of hot electrons versus electron temperature. The hot electron power loss mechanisms were discussed by vcomparing the experimental P(Te) data with current theoretical models developed for power loss in degenerate semiconductors, in the acoustic phonon regime. It is shown that the power loss from 2D hot electrons in the modulation-doped GaAs/Ga-i-xAlxAs (xs0,3) MQWs is via piezoelectric and deformation-potential interactions with the crystal lattice.
Benzer Tezler
- GaAs-Ga1-xAlxAs kuantum çukurlarında yük taşıyıcıları ve eksitonların alan altındaki davranışları
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN SARI
- Yarım V - şekilli kuantum kuyusunun optiksel özellikleri
The optical properties of semi-V-shaped quantum well
SİBEL ALİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiOptik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH UNGAN
- Ters V-şekilli bir kuantum kuyusunun doğrusal ve doğrusal olmayan optik özellikleri
Linear and non-linear optical properties of inverse V-shaped single quantum well
ARİFE BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiOptik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH UNGAN
- Çift parabolik kuşatma altında kuantum sistemi-Eksitonik bağlanma enerjileri
In the presence of double parabolic surrounding quantum system exciton binding energies
SONGÜL KUTLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RANA AMCA
- Çift parabolik kuşatma altında kuantum sistemi elektronik enerji düzeyleri
In the presence of double parabolic surroinding quantum system electronic energy levels
MEHMET OSMAN USLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SEZAİ ELAGÖZ