Development of a large area germanium on insulator platform by liquid phase epitaxy
Sıvı faz epitaksi ile yalıtkan üzerine geniş alan germanyum platformu geliştirilmesi
- Tez No: 474870
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. SELÇUK YERCİ, DOÇ. ALPAN BEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Germanyum bir grup IV elementi olup CMOS (tümleşik metal oksit yarıiletken) üretim teknolojisi ile uyumludur ve silisyuma göre daha küçük bant aralığı ile daha yüksek yük taşıyıcı mobilitesine sahip olduğundan kızılötesi detektör ve yüksek-hızlı transistor üretimini sağlar. Buna ek olarak, gerinimli Ge direk bant aralığına sahip olması sayesinde kızılötesi lazer üretimine olanak sağlar. Son olarak, örgü aralığı uyuştuğundan, Si üzerinde Ge tabakası III-V bileşiklerinin silisyum üzerinde büyütülmesi için alttaş olarak kullanılabilir. Germanyumun sunduğu bu avantajlardan faydalanabilmek için tek kristal germanyumun (k-Ge) silisyum gibi düşük maliyetli bir CMOS malzemesi üzerine büyütülebilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda, SiO2 yalıtkan tabakaları üzerine, kristal silisyum (k-Si) tohum ve hızlı eritme metodu ile desteklenmiş sıvı faz epitaksi yöntemi kullanılarak Ge filmleri büyütülmüştür. Elektron geri saçılım kırılma (EBSD) ve Raman ölçüm yöntemleri ile yalıtkan, Ge film ve kaplama tabakası kalınlıkları ile tavlama sıcaklığı ve soğutma hızı etkileri incelenmiştir. Yalıtkan tabaka kalınlığının kristal kalitesini düşürdüğünü, Ge film ve kaplama tabakaları kalınlıklarının kristal yapısında olumlu etki yaptığını gösterdik. Bunun yanısıra, Ge erime sıcaklığı civarında bir optimum tavlama sıcaklığı olduğunu gözlemledik. Son olarak, düşük soğutma hızlarının tek kristal yapı oluşumunu desteklediğini gösterdik. Bu araştırmanın sonuçlarının kızılötesi fotodetektörler, yüksek-hızlı transistörler, kızılötesi lazerler ve düşük maliyetli yüksek kalitede güneş gözeleri için malzeme platformu sunarak fotovoltaik alanına ekonomik ve endüstriyel anlamda katkı sağlaması öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
Germanium is a group IV element compatible with CMOS (Complementary metal oxide semiconductor) fabrication technology and advantageous over silicon by having smaller band gap and higher carrier mobility, which provide infrared photodetectors and high-speed transistors respectively. In addition, by having direct band gap, strained-Ge enables fabrication of infrared lasers. Finally, thanks to lattice-matching, Ge layers on Si can also be used as virtual substrates for the growth of III-V compounds on Si. In order to enable these technological developments, single crystalline Ge (c-Ge) needs to be grown on a low cost CMOS material, preferably Si. Within this scope, Ge films were grown on SiO2 layers using liquid phase epitaxy enabled by crystalline Si (c-Si) seed window and rapid melting method. Effects of insulator, Ge film and capping layer thicknesses, temperature and cooling rate were probed by electron backscatter diffraction (EBSD) and Raman measurements. We demonstrated that while insulator thickness decreases the crystal quality, Ge film and capping layer thicknesses typically have a positive effect on crystal structure. Additionally, we observed that there is an optimum temperature around the melting point of Ge. Finally, we showed that lower cooling rates contributes to single crystal formation. The results of this research can offer a material platform for fabrication of infrared photodetectors, high-speed transistors and infrared lasers as well as low-cost high-efficiency solar cells providing economic and industrial benefits for photovoltaics.
Benzer Tezler
- Performance improvement of an agata segmented germanium detector
Bölümlü agata germanyum detektörünün performans arttırımı
SEZGİN AYDIN
- Preparation and characterization of nanofibers for energy applications
Enerji uygulamaları için nanofiberlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
GÖKTUĞ CİHANBEYOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELTEM YANILMAZ
- Regresyon ve yapay sinir ağları ile fotovoltaik panel yüzey sıcaklığı tahmini
Photovoltaic panel surface temperature prediction by using regression and ann methods
ÇAĞATAY ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK BARUTÇU
- Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (YH-AKM) geliştirilmesi ve çeşitli uygulamaları
Development of high speed atomic force microscopy and its applications
ÜMİT ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER