Kızılötesi algılamada kullanılan kendiliğinden oluşan InAs/GaAs kuantum nokta yapıların MBE tekniği ile büyütülmesi ve karakterizasyonu
MBE growth and characterization of self-assembled InAs/GaAs quantum dot structures for infrared detection
- Tez No: 367779
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BÜLENT ASLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Anadolu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Bu tez kapsamında, tek katman ve çok katman InAs/GaAs kuantum nokta yapıların moleküler demet epitaksi sistemi ile büyütülmesi ve karakterizasyonları yapılmıştır. Kuantum nokta yapıların, fotolüminesans (PL) spektrumunda görülen enerji seviyelerinin belirgin ve daha iyi tanımlanması amacıyla büyütme parametrelerinin değiştirildiği grup örnekler büyütülerek kuantum nokta büyüme kinetikleri incelenmiştir. Malzeme miktarı ve büyütme sıcaklığı başta olmak üzere büyütme koşullarının sistematik olarak değiştirildiği tek katman örnekler büyütülmüştür. Başta PL tekniği olmak üzere farklı tekniklerin kullanılmasıyla kuantum noktaların yoğunlukları, dağılımları, büyüklükleri belirlenmiştir. PL ölçümleri ile kuantum noktaların enerji seviyeleri belirlenerek, büyüklükleri ve dağılımları hakkında yapılan çıkarımlar diğer tekniklerden elde edilen sonuçlarla doğrulanmıştır. En düzgün (homojen) kuantum nokta büyüklük dağılımı, InAs malzeme miktarının 2,5 ML olduğu, 490 °C sıcaklıkta 0,11 ML/s büyüme oranı ile büyütülen örnekte elde edilmiştir. Büyüme oranının 0,14 ML/s olması durumunda, benzer özellikte kuantum noktalar oluşturabilmek için koşulların yeniden iyileştirilmesi gerekmiştir. Aynı malzeme miktarı (2,5 ML) için 505 °C büyütme sıcaklığında daha küçük ama benzer büyüklük dağılım düzgünlüğünde kuantum nokta oluşumu sağlanmıştır. Ayrıca büyütme sonrasında tavlama işlemi yapılarak kuantum noktaların enerji seviyelerinin ayarlanabilirlikleri gösterilmiştir. Aktif bölgesinde bulunan InAs QD katman sayısının değiştirildiği çok katman kızılötesi foto-algılayıcı yapılar büyütülmüş, aygıt haline getirilerek PL, tayfsal fototepki ve karanlık akım ölçümleri yapılmıştır. Üretilen fotodiyotlarda, katman sayısının artmasıyla, diyot üzerinden geçen akımın azaldığı ve tayfsal fototepki sinyalinde iyileşme olduğu gösterilmiştir. Kızılötesi algılama dalgaboyunda ayarlama yapabilmek için büyütme sonrasında farklı sıcaklıklarda tavlanarak üretilen fotodiyotlarda, tavlama sıcaklığının artmasıyla, fototepki sinyalinin daha küçük enerji bölgesine kaydığı ve diyot üzerinden geçen akımın arttığı gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In the scope of this thesis, single and multi-layered InAs/GaAs quantum dot structures have been grown and characterized. The growth kinetics of quantum dots have been investigated through a set of samples having different growth parameters for the purpose of clear and well-defined energy levels in the photoluminescence (PL) spectra. Single-layered samples whose growth conditions, particularly the amount of material and the growth temperature, are systematically changed have been grown. By use of different techniques, primarily the PL, the density, distribution, size of the quantum dots have been determined. The inferences on the size and distribution drawn from the PL technique by determining the energy levels of the quantum dots have been confirmed with other techniques. The most homogeneous quantum dot size distribution was obtained from the sample grown with 0.11 ML/s at 490 °C for the InAs amount of 2.5 ML. The re-optimization of the growth conditions was required to obtain the quantum dots having similar properties when the growth rate was changed to 0.14 ML/s. The formation of the quantum dots that are smaller in size and having similar size distribution have been obtained at 505 °C growth temperature for the same material amount (2.5 ML). Additionally, the tunability of the energy levels by post-growth thermal treatment has been demonstrated. Multi-layered infrared detector structures having different number of InAs QD active layers were grown. PL, spectral photoresponse and dark current measurements have been performed once the devices were fabrication. It has been shown that the dark current in the fabricated photodiodes was reduced and the photoresponse spectra were improved as the number of the layers are increased. It has been observed from the photodiodes annealed at different temperatures after their growth to tune the spectral detection range that the photoresponse spectra was shifted towards lower energy region and the dark current was reduced.
Benzer Tezler
- Physics and technology of the infrared detection systems based on heterojunctions
Çoklu eklem tabanlı kızılötesi algılama sistemlerinin fiziği ve teknolojisi
BÜLENT ASLAN
Doktora
İngilizce
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Investigation of photodetectors usinggraphene field effect transistors incombination with functional dyematerials
Fonksiyonel boya malzemeleri ve grafin alan etkitransistörleri kullanan fotodedektörlerin araştırılması
OZAN YAKAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNAN BALCI
PROF. DR. HASAN ŞAHİN
- Yangın riski taşıyan açık alanlar için CBS tabanlı, bulut altyapılı, yüksek hassasiyetli, nanofotonik erken yangın tespit sistemi tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a GIS based, cloud substructured, high sensitive, nanophotonic early fire detection system for fire risk areas
YÜCEL GÜLLÜCE
Doktora
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ NURHAN ÇELİK
- LiTaO3 tabanlı piroelektrik dedektörlerin duyarlılık ve elektrik sinyal üretebilme performansının iyileştirilmesinde kullanılabilen metal oksit nano katmanların geliştirilmesi
Development of metal oxide nano layers to improve the sensitivity and electric signal generation performance of LiTaO3-based pyroelectric detectors
MEHMET FATİH YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİRHASAN SEYİTSOY
- Plasmonically enhanced silicon infrared schottky detector
Plazmonik yapılarla geliştirilmiş silikon kızılötesi schottky algılayıcı
KAZIM GÜRKAN POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY