Silicon nanocrystals embedded in SiO2 for light emitting diode (LED) applications
Slikondioksit içine gömülmüş silikon nanokristallerin ışık yayan diyot (LED) uygulamaları
- Tez No: 166938
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
öz SÎLİKONDİOKSİT İÇİNE GÖMÜLMÜŞ SİLİKON NANOKRİSTALLERİN IŞIK YAYAN DİYOT (LED) UYGULAMALARI Kulakçı, Mustafa Yüksek Lisans,Fizik Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Raşit Turan Ağustos 2005, 101 sayfa Bu çalışmada iyon ekme yöntemi kullanılarak SiOa matris içinde yüksek tavlama sıcaklığında silicon nanokristaller (NK) sentezlendi. Tavlama sıcaklığı, tavlama zamanı ve iyon ekme parametrelerinin nanokristal oluşumuna etkisi incelendi. Silicon iyonu ekimi, silicon taban üzerindeki oksit kalınlığına bağlı olarak farklı doz ve enerjide gerçekleştirildi. Örneklerden aygıt yapılmadan önce fotolüminesans (PL) ölçümleri alındı. PL ışımasının, tavlama ve silicon iyonu ekim parametrelerine bağlı nanokristal büyüklüğü ve yoğunluğuyla değiştiği gözlemlendi. Birim hacme düşen ekilen Si atomu arttırıldığında, PL ışımasının tepe pozisyonunun yüksek dalga boyuna doğru kaydığı gözlemlendi. PL ışımalarından 800 nm civarındaki NK'lerden kaynaklanırken, diğer ışımaların oksit matris içerisinde veya oksit/NK arayüzeyinde bulunan ışıyan kusurlardan kaynaklanabilmektedir. Üretilen LED yapılarında akım-voltage (I-V) ve elektrolüminesans (EL) ölçümleri yapıldı. I-V sonuçları aygıttan geçen akımın hem ekilen Si iyonu dozuna ve nemde tavlama parametrelerine bağlı olduğunu açığa çıkardı. Artan dozla birlikte akımda artmaktadır. Ancak, artan tavlama sıcaklığı ve süresiyle aygıttan geçen akım azalmaktadır, bu durum oksit içindeki NK'lerin yük taşınımında iyi control edilebilen vituzak seviyeleri gibi davrandığını göstermektedir. EL ölçümleri sonucunda, PL ve EL ışımaları arasında bazı farklar gözlemlendi, bu durum uyarma ve ışıma mekanizmaları arasındaki farklılıklara atfedilebilir. PL ışımasıyla karşılaştırıldığında, taban ve ön kontaktan asimetrik yük enjeksiyonundan dolayı, EL ışımasının verimliliği çok düşüktür. EL ışınımının tepe pozisyonu PL'inkine göre maviye kaymıştır ve aygıta uygulanan voltaj arttırıldığında bu ışıma PL ışımasına doğru kaymaktadır. EL ışıması sadece tabandan oksit matrise deşik sağlandığı durumda gözlemlenmiştir. Elde edilen ölçümler sonucundan EL ışıma mekanizmasının tepe kontağı ve Si tabandan NK'lere oksit bariyerinden elektron ve deşik çiftlerinin tünellemesi sonucu oluştuğu farzedilmiştir. Anahtar Kelime: İyon Ekme, Si Nanokristal, LED, Fotolüminesans (PL), Akım-Voltage (I-V), Elektrolüminesans (EL). vıı
Özet (Çeviri)
ABSTRACT SILICON NANOCRYSTALS EMBEDDED IN Si02 FOR LIGHT EMITTING DIODE (LED) APPLICATIONS Kulakçı, Mustafa M. Sc. Department of Physics Supervisor: Prof. Dr. Raşit Turan August 2005, 101 pages In this study, silicon nanocrystals (NC) were synthesized in silicon dioxide matrix by ion implantation followed by high temperature annealing. Annealing temperature and duration were varied to study their effect on the nanocrystal formation and optical properties. Implantation of silicon ions was performed with different energy and dose depending on the oxide thickness on the silicon substrate. Before device fabrication, photoluminescence (PL) measurement was performed for each sample. From PL measurement it was observed that, PL emission depends on nanocrystal size determined by the parameters of implantation and annealing process. The peak position of PL emission was found to shifts toward higher wavelength when the dose of implanted Si increased. Two PL emission bands were observed in most cases. PL emission around 800 nm originated from Si NC in oxide matrix. Other emissions can be attributed to the luminescent defects in oxide or oxide/NC interface. In order to see electroluminescence properties Light Emitting Devices (LED) were fabricated by using metal oxide semiconductor structure, current-voltage (I-V) and electroluminescence (EL) measurements were conducted. I-V results revealed that, IVcurrent passing through device depends on both implanted Si dose and annealing parameters. Current increases with increasing dose as one might expect due to the increased amount of defects in the matrix. The current however decreases with increasing annealing temperature and duration, which imply that, NC in oxide behave like a well controlled trap level for charge transport. From EL measurements, few differences were observed between EL and PL results. These differences can be attributed to the different excitation and emission mechanisms in PL and EL process. Upon comparision, EL emission was found to be inefficient due to the asymmetric charge injection from substrate and top contact. Peak position of EL emission was blue shifted with respect to PL one, and approached towards PL peak position as applied voltage increased. From the results of the EL measurements, EL emission mechanisms was attributed to tunneling of electron hole pairs from top contact and substrate to NC via oxide barrier. Keyword: Ion Implantation, Si Nanocrystal, LED, Photoluminescence (PL), Current- Voltage (I-V), Electroluminescence (EL).
Benzer Tezler
- Silicon nanostructures for electro-optical and photovoltaic applications
Silisyum nanoyapıların opto-elektronik ve fotovoltaik uygulamaları
MUSTAFA KULAKCI
Doktora
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Towards silicon based light emitting devices: Photoluminescence from terbium doped silicon matrices with or without nanocrystals
Silisyum ışık yayan diyotlara doğru: Terbiyum ile katkılanmış nanokristal içeren veya içermeyen Silisyum matrislein fotolüminesansı
BUKET KALELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
DOÇ. DR. ERCAN YILMAZ
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Formation of silicon nanocrystals by laser processing of silicon rich oxides
Silisyum zengini oksitlerin lazerle işlenmesiyle silisyum nanoyapıların oluşumu
SİNAN GÜNDOĞDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Synthesizing germanium and silicon nanocrystals embedded in silicon dioxide by magnetron sputtering deposition technique
Magnetron saçtırma tekniği ile silisyum dioksit içerisinde silisyum ve germanyum nanokristallerin sentezlemesi
ARİF SİNAN ALAGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Carrier dynamics in silicon and germanium nanocrystals
Silisyum ve germanyum nanoörgülerde tasıyıcı dinamiği
CEM SEVİK
Doktora
İngilizce
2008
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
YRD. DOÇ. DR. CEYHUN BULUTAY