Geri Dön

Bulk growth and characterization of cadmium zinc telluride crystals for mercury cadmium telluride infrared detector applications

Civa kadmiyum tellür kızılötesi dedektör uygulamaları için kadmiyum çinko tellür kristallerinin hacimsel büyütülmesi ve karakterizasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 313777
  2. Yazar: HASAN YASİN ERGUNT
  3. Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2012
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 104

Özet

HgCdTe (MCT) kızılötesi fotodedektörler termal görüntüleme, medikal görüntülemeve astronomi gibi askeri ve sivil uygulamalarda kullanılır. Bu dedektörler molekülerışın epitaksisi (MBE) gibi gelişmiş büyütme teknikleri kullanılarak alttaş üzerineepitaksiyel olarak büyütülmüş MCT katmanlarıyla üretilir. Altaş üzerine büyütülenepi-katmanların kristal kalitesi alttaşın kalitesine bağlıdır. Alttaş malzemesinibelirlemek için en önemli gerekliliklerden biri de epi-katman ile alttaş arasındakiörgü uyumudur. CdZnTe örgü uyumuyla MCT epi-katmanları için temel bir alttaşmalzemesi olmuştur. MCT tabanlı kızılötesi fotodedektör teknolojisini geliştirenaraştırma grupları için yüksek kalitede CdZnTe külçe elde edilmesi bir hayli önemkazanmıştır. Bu tez çalışması, yüksek kalitede Cd1-xZnxTe kristallerinin üretim vekarakterizasyonçalışmaları üzerine yoğunlaşmıştır. MCT epi-katman büyütülmesi ileuygun olacakşekilde (211) kristal yönelimine sahip Cd0.96Zn0.04Te alttaşlarınınüretilmesihedeflenmiştir.CdZnTe hacimsel büyütmeleri üç sıcaklık bölmeli dikey Bridgmanfırınında ?değiştilmiş Bridgman tekniği? kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Üretim ve karakterizasyon işlemleri sırasında karşılaşılan zorluklar gösterilmiştir.Elde edilen CdZnTe kristalleri, kristal yönelimi, kristal kalitesi, Zn dağılımı,kızılötesi geçirgenliği, özdirenç, kristal polaritesi, defekt yoğunluğu ve yüzeyözelliklerini belirlemek için karakterize edilmiştir. Bu amaçla EDS ve EBSD gibielektron mikroskobu analizleri, XRD ölçümleri, optik spektroskopi ölçümleri veelektriksel ölçümler gerçekleştirilmiştir. Bridgman fırınında gerçekleştirilenbaşarılı CdZnTe büyütmeleri gösterilmiştir.Geliştirilen CdZnTe kristallerinin özelliklerigelecekteki CZT çalışmaları için umutverici olmuştur. Yürütülen çalışmalar sonucunda5 x 5 mm2'den daha büyükboyutlarda, homojen Zn dağılımına ve (211) kristal yöneliminesahip CZT kristallerielde edilmiştir. Ticari alttaşlar ile benzer şekilde %60'a yakın bir kızılötesigeçirgenlik değerine ulaşılmıştır. Özdirenç değeri 107 ?cm olarak ölçülmüştür.Ancak XRD ölçümü sonuçlarına göre defektlerin ve subgrainlerin olduğugözlenmiştir. XRD analizlerinde bu yapıların CZT kristal kalitesini etkilediği veyüksek FWHM değerlerinin elde edilmesine neden olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

HgCdTe (MCT) infrared (IR) photodetectors have been used for various military andcivilian applications including thermal imaging, medical imaging, and astronomy.These detectors are commonly fabricated on MCT layers grown on a foreignsubstrate epitaxially using delicate growth techniques such as Molecular BeamEpitaxy (MBE). The crystal quality of epitaxial layers grown on a substrate criticallydepends on the quality of the substrate. One of the stringent requirements in choosingthe substrate material is the lattice match between grown layer and the underlyingsubstrate. With perfectly matching lattice structure, CdZnTe has been the majorsubstrate material for the MCT growth. The production of defect free single crystalCdZnTe bulk crystal has then attracted great attention among the research andindustrial community of MCT based photodetectors.This thesis focuses on the growth and characterization of Cd1-xZnxTe crystals withthe main objective of obtaining high-quality, CZT bulk crystal with large crystalsizes. To be compatible with the subsequent MCT growth, we aimed to obtainCd0.96Zn0.04Te crystals with (211) crystal surface orientation. CdZnTe bulkcrystal growths were performed in three-zone vertical Bridgman furnace by a hightemperature melt process called ?Modified Bridgman Technique?. Difficulties in bothgrowth and characterization are presented and discussed in thisreport. Characterization of the grown CdZnTe crystal was performed to determinethe crystallographic orientation, crystal quality, Zn distribution, IR transmission,resistivity, polarity, etch pit density, and surface properties. For this purpose, electronmicroscopy with analytical diagnostic tools like EDS and EBSD, XRD, opticaltransmission spectroscopy, and electrical measurement systems have been employed.We demonstrated the successful growth of single crystal CZT crystals using oursimple Bridgman furnace. Physical properties of the grown crystal were verypromising and encouraging for future applications. Crystal pieces having sizes largerthan 5 x 5 mm2 with uniform Zn distribution and (211) surface orientation wereobtained. IR transmission of nearly 60% which is as good as that of the commercialsubstrates was achieved. The electrical resistivity was much better (higher) thangenerally accepted values. However, the XRD results indicated the presence ofdefects and/or micro grains in the bulk crystal. These structures seemed to haveprevented obtaining good FWHM values, which are the measure of crystal quality, inthe XRD analysis.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    539266

    Investigation of electronic properties of detector grade cadmium zinc telluride crystals and development of electrodes for x-ray and gamma ray applications

    Dedektör mertebesindeki kadmiyum çinko tellür kristallerinin elektronik özelliklerinin araştırılması ve x-ışını ile gamma ışını uygulamaları için elektrot geliştirilmesi

    DENİZ BENDER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RAŞİT TURAN

    PROF. DR. MEHMET PARLAK

  2. Tez No

    806995

    Synthesis of ZnCdSSe, CdSSeTe quaternary and ZnCdSSeTe quinary alloy quantum dots via two phase synthesis method

    ZnCdSSe, CdSSeTe dörtlü ve ZnCdSSeTe beşli alaşım kuantum noktacıklarının iki faz sentez yöntemi ile sentezlenmesi

    MERVE ERKAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CANER ÜNLÜ

  3. Tez No

    355966

    Synthesis & characterization of CdSe/ZnS quantum dots

    CdSe/ZnS kuantum noktalarının sentezi ve karakterizasyonu

    HAKAN AYDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HİLMİ ÜNLÜ

  4. Tez No

    1267

    Growth and characterization of thermol SİO2 thin films

    Başlık çevirisi yok

    MERAL ÇELİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1987

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    DOÇ. DR. BAYRAM KATIRCIOĞLU

  5. Tez No

    167415

    Growth and characterization of thin SiO2 and Ta2O5 dielectric layers by Nd: Yag laser oxidation

    Nd: Yag lazer oksitleme yöntemi kullanılarak ince SiO2 ve Ta2O5 dielektrik tabakaların büyütülmesi ve karakterize edilmesi

    GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    PROF.DR. RAŞİT TURAN

    PROF.DR. SİNAN BİLİKMEN

Geri Dön