Geri Dön

Inxga1-xn (x= 0,075; 0,090; 0,100) Mavi led'lerin mikroyapısal kusurlarının ters örgü uzay haritası ile incelenmesi

Investigation of Inxga1-xn (x= 0,075; 0,090; 0,100) Blue led's mi̇crostructure defects from reciprocal space mapping

  1. Tez No: 395638
  2. Yazar: YUNUS BAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA KEMAL ÖZTÜRK, DOÇ. DR. HALİT ALTUNTAŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2014
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 146

Özet

Bu tezde, InxGa1-xN (x= 0,075; 0,090; 0,100) temelli mavi ışık yayan diyot (LED) yapısı çalışıldı. Öncelikle n-GaN ve p-AlGaN+GaN kontak arasında, c-yönelimli safir alttaş üzerine metal organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) yöntemi ile InGaN/GaN çoklu kuantum kuyu (MQW) LED yapısı büyütüldü. Örnek büyütme aşamasında tüm örnekler için InGaN tabakanın büyütme sıcaklığı dışındaki basınç ve kaynak akı oranları gibi tüm parametreleri sabit tutuldu. Farklı In oranlarındaki InGaN/GaN ışık yayan diyot örneklerin; yapısal, optiksel, elektriksel ve morfolojik özellikleri, Yüksek Çözünürlüklü X-Işını Kırınımı (HRXRD), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Fourier Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Fotolüminesans (PL) ve Akım-Gerilim Karakteristiği (I-V) teknikleri ile incelendi. Yüksek Çözünürlüklü X-Işını Kırınımı Tekniği kullanılarak yapı kusurlarının araştırılması için ters örgü uzayı haritası çıkarıldı. GaN epitaksiyel yapının özellikleri referans alınarak, InGaN ve AlGaN tabakanın nokta kusurları (örgü rahatlaması, örgü zorlaması, üç yönlü zorlama ve iki yönlü zorlama) ve mozaik yapı kusurları (eğim açısı, yanal ve dikey mozaik kristal boyut, vida ve kenar dislokasyon yoğunluğu) hesaplandı. Yüzey pürüzlülük parametrelerinin, büyütme sıcaklığına bağlı olarak araştırması yapıldı. Tüm yapısal kusurların, büyütme sıcaklığı ile değiştiği ters örgü uzayı haritalaması ile net bir şekilde görüldü. Ayrıca LED yapıların AlGaN tabakasındaki nokta kusurları InGaN tabaka ile kıyaslandı. Her iki tabakanın rahatlama yüzdeleri birbirine göre ters davranış gösterirken, hidrostatik ve iki yönlü zorlama değişimleri her iki tabaka içinde benzer özellikler gösterdi. Sonuç olarak bir tabakadan diğer tabakaya nokta ve çizgi kusurların taşınması nedeniyle aynı tip kusur eğilimleri görüldü. Değişen In oranı değerlerinde elde edilen mozaik yapı kusurları, InGaN aktif tabakası için uygun büyütme sıcaklığını ortaya koydu. 667 oC olan bu büyütme sıcaklığında: AFM analizlerine göre LED yapının, yüksek kristal boyutlu ve pürüzlü, PL ve FTIR sonuçlarına göre yasak band enerji aralığının ve dalgaboyunun maviye kaydığı ve titreşim enerji piki yarı genişliğinin azaldığı, I-V ölçümlerine göre LED'in ışığa karşı tepki verdiği görüldü. Nihai olarak InGaN MQW mavi LED'lerin tüm analiz sonuçlarının birbirlerini desteklediği ve 667 oC'nin LED üretimi için optimum büyütme sıcaklığı olduğu anlaşıldı.

Özet (Çeviri)

In this thesis, The microstructure of InxGa1-xN (x= 0,075; 0,090; 0,100) blue light emitting diodes (LED) were investigated. First, LED structures with InGaN/GaN multiple quantum wells (MQW) were grown between n-GaN and p-AlGaN+GaN contacts using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) on c-oriented sapphire substrates. The process parameters, such as the pressure and source flow rates, were kept constant with the exception of growth temperature of the InGaN layers. Then, the structural, optical, electrical and surface morphologic properties of InGaN/GaN LED samples with different Indium content were characterized using High-Resolution X-Ray Diffraction (HRXRD), Atomic Force Microscopy (AFM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Photoluminescence (PL) and Current-Voltage (I-V) Characteristics. To examine the structural defects in crystal forms, a reciprocal lattice space was mapped using a High Resolution X-Ray Diffractometer. The point defects (lattice relaxation, lattice strain, hydrostatic strain, biaxial strain) and mosaic structure defects (the tilt angles, lateral and mosaic crystal dimension of mosaic blocks, screw and edge dislocation densities) of GaN and InGaN layers were estimated by taking the structure properties of GaN epitaxial layer as the reference. Furthermore, the relationship between the parameters of surface roughness and the growth temperature were examined. The changes in structural defects with respect to the growth temperature were observed using reciprocal space mapping. Additionally, the point defects of the blue LED structure on AlGaN layer were compared to those of InGaN layer. While the relaxation percent of both layers were opposite to each other; hydrostatic and biaxial strain changes showed the same properties for both layers. The defect types were showing similar trends in both structures, because the same type of point defects and line defects were extended from one layer to the other. The changing ratio of mosaic structure defects with respect to the Indium content revealed the optimized growth temperature for the InGaN active layers. The following specifc observations were made at the optimized growth temperature of 667 oC: The AFM analysis revealed that the LED structures were high crystal size and rough. According to PL and FTIR results, the band gap energy and wavelengths shifted towards the blue spectrum and the half-width of vibrational energy peak decreased. According to the I-V measurements, LED structure was responsive to the light. Finally, it was concluded that all the analysis results of the InGaN MQW blue LEDs were consistent and supported each other, and 667 OC was found to be the optimized growth temperatures for LED fabrication.

Benzer Tezler

  1. In katkılanmış GaN yarıiletken bileşiğinin fiziksel özelliklerinin iteratif yöntemle belirlenmesi

    Determination od physical properties of In doped GaN semiconductor compound by iterative method

    HURİYE SENEM AYDOĞDU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Y.DOÇ.DR. ÖMER ÖZBAŞ

  2. Ingan-kuvantum kuyulu AllnN/AlN/(InGaN)/GaN çokluyapılarında elektron iletim özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of electron transport properties AllnN/AlN/(InGaN)/GaN in multi-structures with InGaN quantum well

    GÜLSER KARAKOÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEFER BORA LİŞESİVDİN

  3. InxGa1-xN yarı iletkenin elektron iletim özellikleri

    Electron transport properties of InxGa1-xN

    ABDULLAH YILDIZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    PROF. DR. MEHMET KASAP

  4. GaN / InxGa1-xN silindirik kuantum telinde verici safsızlık enerji düzeyleri

    Hydrojenic donor impurity electronic energy levels InGaN / InxGa1-xN cyrindical quantum wire

    NALAN BARAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Fizik ve Fizik MühendisliğiCumhuriyet Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. PINAR BAŞER

  5. AlxGa1-xAs ve InxGa1-xN tabakalı yarı iletken yapıların optik ve yapısal özelliklerinin tayini

    Optical and structural analysis of AlxGa1-xAs and InxGa1-xN layered semiconductor structures

    SABİT KORCAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN ÖZÇELİK