Geri Dön

Yüksek performanslı Al(In)GaN/AlN/(In)GaN heteroeklem yapıların iletim özellikleri

Transport properties of high performance Al(In)GaN/AlN/(In)GaN heterostructures

PDF İndir

  1. Tez No: 275224
  2. Yazar: REMZİYE TÜLEK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ TEKE, DOÇ. DR. SİBEL GÖKDEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2010
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Balıkesir Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 144

Özet

Bu çalışmada Al(In)GaN/Ga(In)N iki boyutlu elektron gaz (2DEG) heteroyapıların iletim özellikleri, deneysel ve teorik olarak çalışıldı. Deneysel kısımda ilk olarak örnekler metal organik kimyasal buhar depozisyonu (MOCVD) yöntemi ile safir alttabaka üzerine büyütüldü ve yüksek çözünürlü X-ışını kırınımı (HRXRD) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile karakterize edildi. İletim analizleri için örneklerin fabrikasyonu omik kontaklı Van der Pauw geometrisinde yapıldı ve sıcaklığa bağlı Hall etkisi ölçüldü. Bu çalışmanın teorik kısmı, elektron mobilitesini sınırlayan, akustik ve optik fonon, iyonize safsızlık saçılması, arayüzey pürüzlülüğü, dislokasyon ve alaşım saçılması gibi temel saçılma mekanizmalarını hesaba alan analitik iletim modelini içermektedir. İlk olarak, yüksek elektron mobiliteli Al0.2Ga0.8N/AlN/GaN ve yüksek tabaka taşıyıcı yoğunluklu AlInN/AlN/GaN heteroyapılar araştırıldı ve karşılaştırıldı. AlGaN/AlN/GaN heteroyapısı için elektron yoğunluğu 8.44x1012 cm-2 iken, oda sıcaklığı elektron mobilitesi 1700 cm2/V.s ve iki boyutlu tabaka direnci 435 ? / olarak ölçüldü. Al0.88In0.12N dizayn edilen örnek 4.23x1013 cm-2 gibi çok yüksek elektron yoğunluğuna ve buna karşılık 812 cm2/V.s oda sıcaklığı mobilitesine sahiptir. İki boyutlu tabaka direnci ise 182 ? / olarak elde edildi. Daha sonra, 0 dan 2 nm'ye değişen AlN ara tabaka kalınlıklı örgü uyumlu AlInN/AlN/GaN heteroyapıların iletim özellikleri araştırıldı. Örgü uyumlu AlInN/GaN heteroyapılarda AlN ara tabakasının, yüksek elektron mobiliteli transistör (HEMT) dizaynında göz önünde tutulması gereken önemli parametrelerden biri olduğu görüldü. 1 nm AlN ara tabaka kalınlığının yüksek elektron mobilitesi için gerekli optimum ara tabaka kalınlığı olduğu belirlendi. Son olarak AlInN/AlN/InGaN/GaN heteroyapılarda mobiliteyi sınırlayan saçılma mekanizmaları araştırıldı ve standart GaN kanallı HEMT ile karşılaştırıldı. Düşük ve ara sıcaklıklarda InGaN kanallı örnekler için arayüzey pürüzlülüğünün elektron mobilitesini sınırladığı görüldü. Oda sıcaklığında ise elektron mobilitesi optik fonon ve arayüzey pürüzlülüğü saçılmalarının kombinasyonu olarak belirlendi. Sonuç olarak bu çalışma, AlInN bariyerli ve InGaN kuyulu heteroyapıda büyütme ve dizayn parametrelerinde yapılacak optimizasyon ile standart AlGaN bariyer ve GaN kuyulu HEMT'lere göre daha yüksek performanslı iletim elde edilebileceğini vurgulamaktadır

Özet (Çeviri)

In this work, transport properties of Al(In)GaN/Ga(In)N two-dimensional electron gas (2DEG) heterostructures were studied experimentally and theoretically. In experimental part, the samples were firstly grown by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) on sapphire substrate and then characterized by High Resolution X-Ray Diffraction (HRXRD) and Atomic Force Microscopy (AFM). For transport analysis the samples were fabricated in Van der Pauw geometry with ohmic contacts and then measured by temperature dependent Hall effect. The theoretical part of this study includes analytical transport models which account major scattering mechanisms such as optical and acoustic phonons, ionized impurity, interface roughness, dislocation and alloy disorder scattering, limiting the electron mobility. The transport properties of high electron mobility AlGaN/AlN/GaN and high sheet carreir density AlInN/AlN/GaN heterostructures were firstly investigated and compared. The room temperature electron mobility was measured as 1700 cm2/V.s along with 8.44x1013 cm-2 electron density which resulted in two dimensional sheet resistance of 435 ? / for Al0.2Ga0.8N/AlN/GaN. The sample desing with Al0.88In0.12N barrier exhibited very high sheet electron density of 4.23x1013 cm-2 with corresponding electron mobility of 812 cm2/V.s. Two dimentional sheet resistance of 182 ? / is achieved. Then, the transport properties of lattice-matched AlInN/AlN/GaN heterostructures with different AlN interlayer thickness from zero to 2 nm were investigated. It was found that the AlN spacer layer is a crucial growth parameters that must be considered in AlInN/AlN/GaN based high electron mobility transistor (HEMT) design. From transport analysis a 1 nm AlN spacer layer thickness is found to be optimum thickness required for high electron mobility. Finally, the scattering mechanisms limiting the carrier mobility in AlInN/AlN/InGaN/GaN heterostructures were investigated and compared with standart HEMT having GaN channel. It was found that scattering due to interface roughness limits the electron mobility at low and intermediate temperatures for samples having InGaN channels. The room temperature electron mobilities were determined by a combination of both optical phonon and interface roughness scattering. In conclusion, this work has emphasized that the heterostructure with AlInN bariyer and InGaN well, after the further optimization of the growth and design parametrers could show better transport performance compared to standart HEMTs with AlGaN barrier and GaN well.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    746648

    Farklı aşındırma parametreleri ile oluşturulan kapı elektrodu'nun GaN temelli yüksek elektron devingenlikli transistör aygıtları üzerindeki etkisi

    The effect of gate electrode on GaN hemt devices fabricatedwith di̇fferent etching parameters

    İRFAN ALP GEZGİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYHAN ELMALI

  2. Tez No

    352026

    Plasma-assisted atomic layer deposition of III-nitride thin films

    III-nitrür ince filmlerin plazma-destekli atomik katman biriktirme yöntemi ile büyütülmesi

    ÇAĞLA AKGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NECMİ BIYIKLI

  3. Tez No

    300053

    AlGa(In)N/GaN yüksek elektron mobiliteli transistörlerde iki boyutlu elektron gazına ait sıcak elektron dinamiğinin incelenmesi

    Investigation of hot electron dynamics of two dimensional electron gas in AlGa(In)N/GaN high electron mobility transistors

    AYKUT ILGAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SİBEL GÖKDEN

    PROF. DR. ALİ TEKE

  4. Tez No

    177156

    GaN/AlGaN-based UV photodetectors wıth performances exceedıng the pmts

    Pmt performansını geçen GaN/AlGaN-tabanlı UV fotodedektörler

    TURGUT TUT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EKMEL ÖZBAY

  5. Tez No

    180641

    The growth, fabrication and characterisation of high performance AlxGa1-xN metal-semiconducto-metal photodiodes

    Yüksek performanslı AlxGa1-xN metal-yarıiletken-metal fotodiyotların büyütülmesi, üretilmesi ve karakterizasyonu

    SERKAN BÜTÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. EKMEL ÖZBAY

Geri Dön