Geri Dön

The electronic band structure of III (In, Al, Ga)-V (N,As, Sb) compounds and ternary alloys

III (In, Al, Ga)-V (N, As, Sb) bileşik ve üçlü alaşımlarının elektronik band yapıları

  1. Tez No: 167441
  2. Yazar: REZEK MOHAMMAD
  3. Danışmanlar: PROF.DR. ŞENAY KATIRCIOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Elektronik Band Yapı, InN, in As, InSb, AlN, AlSb, AlAs, GaN, GaAs, InNxAsı-x, InNxSbı~x, InAsxSbı-x, Alı-xInxN, Alı~xInxSb, Alı-xInxAs, Yoğunluk Fonksiyonu Kuramı (DFT), Dış Güdümlü Sıkı Bağ Ku ramı (ETB), Band Aralığı Bükülmesi. vıı, Electronic Band Structure, InN, In As, InSb, AIN, AlSb, AlAs, GaN, GaAs, InNxAs\-x, InNxSbı-x, InAsxSb\-x, Alı-xInxN, Ali-xInxSb, Ali-xln, . As, Density Functional Theory (DFT), Empirical Tight Binding (ETB), Band Gap Bowing
  7. Yıl: 2005
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 171

Özet

oz III (In, Al, Ga) - V (N, AS, Sb) BİLEŞİK VE UÇLU ALAŞIMLARININ ELEKTRONİK BAND YAPILARI Mohammad, Rezek Mahmoud Salim Doktora, Fizik Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Şenay Katırcıoğlu Temmuz 2005, 155 sayfa. Bu çalışmada, III (in, Al, Ga)-V (N, As, Sb) bileşiklerinin band yapıları, genelleştirilmiş dereceli yaklaşım (GGA) içinde yoğunluk fonksiyonu kuramı (DFT) ile hesaplanmış, ve bu bileşiklerin üçlü alaşımlarının band yapılarının elde edilmesi de dış güdümlü sıkı bağ kuramı (ETB) hesaplarıyla sağlanmıştır. Sonuçlandırılan DFT-GGA hesaplamalarına göre, band yapı olarak InN, InAs, InSb, GaN ve GaAs doğrudan band geçişli, AlN, AlAs ve AlSb bileşikleri ise dolaylı geçişlidir. Yukarıda belirtilen son grup bileşiklerde, iletim bandının mini mumu AlSb için r-X yönünde bir konumda bulunurken, AlN ve AlAs bileşiklerinde ise X simetri noktasındadır. Bu çalışmanın önemli bir bölümü olan ETB hesaplamaları, III (in, Al)-V (N, As, Sb) üçlü alaşımlarının band aralık bükülmesini incelemek için sp3cP bazlı ve en yakın komşu etkileşmeli olarak parametrize edilmiştir. Bu ETB modeli, alaşımların kabul edilebilir elektrik özelliklerini DFT hesaplamalarına göre çok daha kısa hesaplama zamanı içinde verir. Sonuç olarak, ETB enerji parametreleri vır ve X simetri noktalarında bileşiklerin band yapılarını başarıyla ürettiklerinden, üçlü alaşımların band aralık bükülme hesaplamalarında güvenle kullanılmıştır. Bu çalışmada InNxAsı-x, InNxSbı-x, InAsxSbı-x, Alı-xInxN, Alı-xInxSb ve Alı_xInxAs alaşımlarının band aralık değişimi, toplam katkı oranı (0 < x < 1) işlevinde incelenmiştir. Bu çalışmadaki alaşımlar arasında en fazla aşağı doğru band aralık bükülmesinin InNxAsX-x alaşımına ait olduğu bulunmuştur. Literatürde öngörülen InNxAsı-x, InNxSbı-x ve InAsxSbı-x'ın metallik karak terleri, belirli katkı (N, As) aralığı içinde ETB hesaplamalarıyla elde edilmiştir. Öte yandan InNxAsı-x, InNxSbı_x ve InAsxSbı-x alaşımlarının T simetri nok tası çevresinde band bükülmesinin artması ile kendini gösteren elektron etkin kütle azalması saptanmıştır. Alı-xInxN, Alı-xInxSb ve Alı-xInxAs alaşımları için hesaplanan dolaylı band aralığından doğrudan band aralığına geçiş noktasının deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu bulunmuştur. Bu çalışmanın son bir toparlaması olarak, katkı oranı işlevinde alaşımların band aralığının bulunması, alaşımların metalik özellik gösterdiği katkı aralığının saptanması, Brillioun zone merkezi (r) çevresinde katkı oranı işlevinde elektron etkin kütle değişiminin saptanması, bir ucunda dolaylı band geçişli, diğer ucunda doğrudan band geçişli üçlü alaşımlarda katkı oranı değişiminin dolaylı / doğrudan band geçişine karşılık gelen değerinin bulunması, yeni devre bileşenlerine yol açabilecek malzemelerin belirlenmesini sağlayan başlıca sonuçlardır.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT THE ELECTRONIC BAND STRUCTURE OF III (In, Al, Ga)-V (N, As, Sb) COMPOUNDS AND TERNARY ALLOYS Mohammad, Rezek Mahmoud Salim Ph.D., Department of Physics Supervisor: Prof. Dr. Şenay Katırcıoğhı July 2005, 155 pages. In this work, the electronic band structure of III (In, Al, Ga) - V (N, As, Sb) compounds and their ternary alloys have been investigated by density functional theory (DFT) within generalized gradient approximation (GGA) and empirical tight binding (ETB) calculations, respectively. The present DFT-GGA calculations have shown direct band gap structures in zinc-blende phase for InN, In As, InSb, GaN, and GaAs. However, indirect band gap structures have been obtained for cubic AIN, AlSb and AlAs com pounds; here, the conduction band minima of both AIN and AlAs are located at X symmetry point, while that of AlSb is at a position lying along r - X direction. An important part of this work consists of ETB calculations which have been parameterized for sp3d? basis and nearest neighbor interactions to study the band gap bowing of III(/n, Al)- V(iV, As, Sb) ternary alloys. This ETB model provides a satisfactory electronic properties of alloys within reasonable calculation time compared to the calculations of DFT. Since the present ETB energy parameters IVreproduce successfully the band structures of the compounds at T and X symme try points, they are considered reliable for the band gap bowing calculations of the ternary alloys. In the present work, the band gap engineering of InNxAsi^x, InNxSbi_x, InAsxSbı-x, Alı-xInxN, Ali_xInxSb and Al\_xInxAs alloys has been studied for total range of constituents (0 < x < 1). The downward band gap bowing seems the largest in InNxAsi_x alloys among the alloys considered in this work. A metallic character of InNxAsi-x, InNxSb\^x and InAsxSb\-x has been ob tained in the present calculations for certain concentration range of constituents (N,As) as predicted in the literature. Even for a small amount of contents (x), a decrease of the electronic effective mass around V symmetry point appears for InNxAsı-x, InNxSbi-x and InAsxSbi-x alloys manifesting itself by an increase of the band curvature. The calculated cross over from indirect to direct band gap of ternary Al alloys has been found to be consistent with the measurements. As a last summary, the determinations of the band gaps of alloys as a function of contents, the concentration range of con stituents leading to metallic character of the alloys, the change of the electronic effective mass around the Brillioun zone center (T) as a function of alloy contents, the cross over from indirect to direct band gap of the alloys which are direct on one end, indirect on the other end, are main achievements in this work, indispensable for the development of mate rials leading to new modern circuit components.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    245029

    Hidrostatik basınç altında düşük boyutlu yarıiletken sistemlerin elektronik ve optik özellikleri

    Electronic and optic properties of low dimensional semiconductor systems under hydrostatic stress

    METİN GÜNEŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Fizik ve Fizik MühendisliğiCumhuriyet Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    PROF. DR. HÜSEYİN SARI

  2. Tez No

    238645

    Katkı ve düzensizliğin yarı-metalik ferromanyetik heusler alaşımların manyetik özelliklerine etkisinin teorik incelenmesi

    First principles study of effect of doping and disorder on the half metallicity of ferro magnetic heusler alloys

    KEMAL ÖZDOĞAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BEKİR AKTAŞ

  3. Tez No

    406412

    Formation and functionalization of boron phosphide monolayers

    Tek atomik katmanlı boron fosfor yapılarının oluşturulması ve işlevselleştirilmesi

    LÜTFİYE HALLIOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ENGİN DURGUN

  4. Tez No

    861061

    Solution-processed thin film deposition and characterization of multinarychalcogenides: Towards highly efficient Cu2BaSn(S,Se)4 solar devices

    Solüsyon yöntemiyle sentezlenmiş çok elementli kalkojenitlerin ince film kaplama ve karakterizasyonu: Yüksek verimli Cu2BaSn(S,Se)4 bazlı güneş soğuran cihazlara doğru

    BETÜL TEYMUR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    EnerjiDuke University

    Malzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DAVİD B.MİTZİ

  5. Tez No

    154709

    A theoretical analysis of GaInNAs/GaAs quantum vells for long wavelength emission

    GaInNAs/GaAs uzun dalgaboylu kuantum kuyu lazerlerin teorik olarak incelemmesi

    MURAT ODUNCUOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. BEŞİRE GÖNÜL

Geri Dön