Bizmut içeren III-V grubu uyumsuz yarı iletken alaşımların yapısal, optik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, optical and electronic properties of bismuth containing III-V group highly mismatched semiconductor alloys
- Tez No: 472529
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE EROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Katıhal Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Bu tez çalışmasında, GaAsBi alaşımlarının optik, yapısal ve elektriksel özelliklerine bizmut (Bi) konsantrasyonunun ve ısıl işlemin etkileri fotolüminesans, atomik kuvvet mikroskopisi, elektrostatik kuvvet mikroskopisi, taramalı elektron mikroskopisi ve Hall olayı ile incelenmiştir. %2.3 Bi içeren epitakaba GaAsBi örnekler için bant aralığı ısıl 300K'de 1.20eV'a, GaAsBi/GaAs kuantum kuyusu yapılar için etkin bant aralığının %1.8 Bi içeren yapıda 1.22eV'a ve %3.75Bi içeren yapıda 1.08 eV'a kaydığı gözlenmiştir. PL spektrumları düşük enerji kuyruğu olan asimetrik değişim sergilemiştir. PL spektrumunun bu asimetrik yapısı valans bandı üzerinde Bi ile ilişkili lokalize seviyelerin varlığı ile açıklanmıştır. Isıl işlem ile optik kalitede herhangi bir iyileşme gözlenmemiştir. Epitabaka GaAs1-xBix'in yüzeyinde gözlenen damlacıkların yapısı Atomik kuvvet mikroskobisi, elektrostatik kuvvet miksrokobisi ve taramalı elektron mikroskobisi ile incelenmiştir ve elde edilen sonuçlar yüzey damlacıklarının Ga-Bi kompozitinden oluştuğunu ortaya koymuştur. Hidroklorik ve Sülfürik ile kimyasal işlem uygulanması da yüzey damlacıklarının Ga-Bi kompozit yapısında olduğunu doğrulamıştır. Kimyasal işlem sonrasında yapılan fotolüminesans ölçüleri yüzeydeki damlacıkların kaldırılması ile ışıma şiddetinin arttığını ortaya koymuştur. Bi'un elektronik transporta etkilerinin incelenmesi için %1.66 ve %1 Bi içeren n- ve %1.55 Bi içeren p-tipi GaAs1-xBix örnekler standart fotolitografi tekniği ile Hall bar geometrisinde üretilmiştir. Örnekler Si (n-tipi) ve Be (p-tipi) katkılanmıştır. Ancak Hall ölçümleri sadece %1.66 Bi içeren n-tipi örnek üzerinde yapılmıştır. Çünkü p tipi örneğin direnci çok yüksektir. Hall voltajı sistemin mevcut manyetik alanı ile ölçülemeyecek kadar küçüktür. Bi katılması ile elektron mobilitesi oldukça düşük bulunmuştur. Elektron mobilitesinin düşük olmasının yapı içindeki Bi kaynaklı kusurların etkisi, alaşım düzensizlikleri ve iyonize katkı saçılmalarından den kaynaklandığı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis, effects of bismuth composition and thermal annealing on structural, optical and electrical properties of GaAsBi alloys have been investigated by photoluminescence (PL), atomic and electrostatic force microscopy (AFM-EFM), Scanning electron microscopy (SEM) and Hall effect measurements. The PL results at 300K have revealed that bandgap of GaAsBi epilayer with %2.3 Bi shifts to 1.20 eV and effective bandgap of GaAsBi/GaAs quantum well structures with 1.8% and 3.75 % Bi shifts to 1.22eV and 1.08 eV, respectively. The characteristic of PL spectra has asymmetric lineshape due to existence of Bi-related inhomogeneous located above valance band. The observed droplets on the surface of GaAs1-xBix investigated AFM, EFM, SEM images are in the form of Ga-Bi composite. There has not observed a significant improvement following thermal annealing. In order to examine presence of the droplet on the PL results, a chemical route has been applied. After the chemical process, droplet density decreased, and it has been observed an enhancement of PL intensity. In order to investigate the influence of Bi on electronic properties of GaAsBi, n- and p-type samples doped with the same Si (n-type), Be (p-type) doping density were defined in Hall bar shape using well-known photolithography techniques. Because the resistance of the p-type samples were measured in gigaohm range, only the n-type sample with %1.66 Bi was investigates using Hall effect measurement. The decrease in electron mobility can be explained by the presence of Bi-related defects and effect of alloy and ionised impurity scattering on mobility in the structure.
Benzer Tezler
- Bizmut içeren III-V grubu yarıiletkenlerde elektronik transport mekanizmalarının incelenmesi
Investigation of electronic transport mechanisms in bismuth-containing III-V group semiconductors
MUSTAFA AYDIN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER DÖNMEZ
- A detailed study on bismuth containing III-V semiconductor materials grown on different orientations
Farklı yönelimlerde büyütülen bismut içeren III-V yarıiletken malzemeler üzerine detaylı bir çalışma
GÜLCAN SÖM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiAdana Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiNanoteknoloji ve Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA GÜNEŞ
- Bizmut ve nitrojen içeren III-V grubu yarıiletken alaşımların fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Examination of physical properties of III-V semiconductor alloys including bismuth and nitrogen
BATTAL GAZİ YALÇIN
Doktora
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN ASLAN
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Karbon bazlı elektrotlar yüzeyinde vanadyum (III) / vanadyum (II) redoks çiftleri için bakır, bizmut, kalay ve antimon nanopartikül yapısında elektrokatalizör biriktirilmesi
Electrocatalyst deposition in copper, bismuth, tin antimony nanoparticles structure for vanadium (III) / vanadium (II) redox couple on the surface of carbon based electrode
NİYAZİ ÖZÇELİK