Geri Dön

Ge-bazlı manyetik yarıiletkenlerin incelenmesi

Investigation of Ge-based magnetic semiconductors

  1. Tez No: 439442
  2. Yazar: BURCU TOYDEMİR
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. LEYLA ÇOLAKEROL ARSLAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 134

Özet

Mikro elektronik teknolojisinin boyutlarının limit değerlere doğru hızlı şekilde yaklaşması, yeni nesil manyeto elektronik cihazlar için ümit vadeden spintronik teknolojisi büyük dikkat çekmiştir. Özellikle seyreltilmiş manyetik yarıiletkenlerde (DMS) ferromanyetik geçişin elektrik alan ile kontrol edilebilmesi, manyetoelektronik cihazlarda düşük güç tüketimi ve düşük kararsızlık gibi özellikler sunmaktadır. Bu çalışmada, Si teknolojisi ile uyumundan dolayı, Mn katkılanmış Ge yarıiletken filmler Si alttaş üzerine moleküler demet epitaksi yöntemi ile büyütülmüştür. Ge yarıiletkeni, yüksek mobilitesi ve silikon ile uyumundan dolayı oldukça dikkat çekicidir. Mn ise, Mn atomları arasındaki mesafeye bağlı olarak ferromanyetik davranışının kontrol edilebilmesinden dolayı tercih edilmiştir. Bu tezde, Mn katkılanmış Ge-bazı seyreltilmiş manyetik yarıiletken büyütme çalışmalarında karşılaşılan ana engeller üzerinde durulmuştur. Tezin ilk adımında MnGe ince filmler, Mn atomlarının Ge içerisindeki dağılımını kontrol edebilmek adına, atomik boyutta Mn/GeMn çoklu katmanlar şeklindeki depolanmıştır. İkinci adımda ise Mn atomlarının Ge ara katmanları içerisindeki difüzyon aralığını ayarlamak için Mn0.04Ge0.96 filmler Si(100) alttaş üzerine farklı sıcaklıklarda (100, 130, 150 ᵒC) büyütülmüştür. Üçüncü adımda Ge atomları yerine oturmuş Mn atomu sayısını kontrol ederek filmlerin manyetik özelliklerini arttırmak amacı ile MnGe filmlerin içerisine nitrojen katkıları dâhil edilmiştir. Bu amaç doğrultusunda Ge/MnGe katmanları ardışık olarak Si(100) alttaş üzerine, 5x〖10〗^(-5) Torr N2 kısmi basıncı altında depolanarak yüksek kalitede Mn0.04Ge0.96 örnekler hazırlanmıştır. Son kısımda yüksek spin enjeksiyon verimliliği, yüksek spin polarizasyonu ve oda sıcaklığındaki ferromanyetizmasından dolayı umut vadeden Mn5Ge3 yapısı araştırılmıştır. Mn5Ge3 yapısı farklı kalınlıklardaki (35, 70, 140, 210, 280 nm) Ge katmanları SPE yöntemi ile büyütülmüştür. Böylece Ge ara katmanın kalınlığının ve yüzey morfolojisinin Mn“5”Ge“3”yapısının oluşumuna ve manyetik özelliklerine etkisi araştırılmıştır.

Özet (Çeviri)

With seemly fast approaching the limit of scaling on microelectronics spintronic has received enormous attention as it promises next generation magnetoelectronic devices. Especially the electric field control of ferromagnetic transition in diluted magnetic semiconductors (DMS), offers magnetoelectronic devices a potential for low power consumption and low variability. In this thesis, due to compatibility with existing Si technology, Mn doped Ge semiconductor films have been growth on Si(100) by molecular beam epitaxy. Ge is a desirable semiconductor because of its high mobility and its compatibility with silicon. Manganese was choosen for its property which enables ferromagnetism control over the distance of Mn atoms. In this thesis are focussed on the key challenges for the growth of Mn doped Ge Firstly Mn0.04Ge0.96 thin films were grown by altering deposition of atomic-scale layer of Mn and MnGe to carefully control the distribution of Mn atoms in Ge. Secondly, to adjust the diffusion range of Mn atoms in Ge spacer, MnGe thin films were growth on Si(100) substrate at different growth temperatures (100, 130, 150 ᵒC). Thirdly nitrogen impurities were introduced into to the films to control the number of substitutional Mn atoms with the final goal of improving their magnetic properties. In accordance for this purpose high quality MnGe films were obtained by sequantial evaporation of stacked Mn and Ge layers on Si(100) substrate under 5x〖10〗^(-5) Torr N2 partial pressure. Finally, Mn5Ge3 structure was investigated due to the its high spin injection efficiency, high spin polarization and room temperature ferromagnetism. Mn5Ge3 structure was grown on Ge buffer layers with varying thicknesses (35, 70, 140, 210, 280 nm) using Solid Phase Epitaxy (SPE). Thus, the role of Ge layer thickness and surface morphology on the formation of Mn5Ge3 structure and their magnetic properties was examined.

Benzer Tezler

  1. Kinetik taşınma teorisini kullanarak yarı iletkenlerin bazı özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of some properties of semiconductors using kinetic transport theory

    ADEM AKKUŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik MühendisliğiTokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSKENDER ASKEROĞLU

  2. ZnO nanomalzemelerde oluşan kusurların optik, manyetik ve elektriksel özelliklerine etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effect of defects in ZnO nanomaterials on their optical, magnetic and electrical properties

    YUSUF KANDİL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADİL GÜLER

    DOÇ. DR. CİHAT BOYRAZ

  3. Nano-scale chemically modified thin film characterization for chemical mechanical planarization applications

    Nano-boyutta kimyasal modifiye edilmiş ince filmlerin kimyasal-mekanik düzleştirme uygulamaları için karakterizasyonu

    AYŞE KARAGÖZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Mühendislik BilimleriÖzyeğin Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜL BAHAR BAŞIM DOĞAN

  4. Seyreltik manyetik yarı iletken malzemelerin sentezlenmesi ve karakterizasyonu

    The characterizating and synthesizing of dilute magnetic semiconductor materials

    BAYRAM YEŞİLBAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Fizik ve Fizik MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. CİHAT BOYRAZ

  5. Spintronik uygulamaları için germanyum bazlı manyetik nanotellerinin geliştirilmesi

    Development of germanium based magnetic nanowires for spintronic applications

    İLKNUR GÜNDÜZ AYKAÇ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LEYLA ÇOLAKEROL ARSLAN