Molecular beam epitaxy growth and characterization of CdTe heterostructures on GaAs– effect of interface, growth and annealing conditions to crystal quality
CdTe hetero-yapılarının GaAs üzerine moleküler demet epitaksi ile büyütülmesi ve karakterizasyonu – arayüz, büyütme ve tavlama koşullarının kristal kalitesine etkisi
- Tez No: 482429
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK, PROF. DR. SIVALINGAM SIVANANTHAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 200
Özet
Güneş pilleri, x-ışını detektörleri, elektro-optik modülatörler ve özellikle de HgCdTe kızılötesi dedektörler için yüksek kristal kalite CdTe yapıları arzu edilmektedir. HgCdTe kızıl ötesi tabakaların epitaksiyel büyütülmesi genellikle örgü uyumlu CdZnTe alt-tabanları üzerinde gerçekleştirilir. Ancak, CdZnTe'nin sınırlı boyutu ve kırılganlığı GaAs gibi alternatif alt-tabanlara yönenilmesine yol açmıştır. HgCdTe ve GaAs arasındaki büyük örgü uyuşmazlığı, CdTe gibi bir tampon katmanın GaAs taban üstüne büyütülmesini gerektirir. Ek olarak, (211) B yüzey yönelimi seçilerek, Hg'nın yapışma katsayısının yüksek olması ve ikiz oluşumunun bastırılması sağlanabilir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, CdTe tabakalarının büyütülmesinde alt-taban olan GaAs (211)B yüzeyinin termal deoksidasyonunun etkisi, çeşitli in situ ve ex situ karakterizasyon teknikleriyle araştırılmıştır. Çeşitli koşullar altında gerçekleştirilen As ve In akısı altında deoksidasyonun, GaAs (211) B tabanlarının yüzey kimyasal yapısı ve morfolojisine etkisi sunulmuştur. İkinci olarak, büyüme koşullarının moleküler demet epitaksi yöntemi ile büyütülen CdTe epi-katmanlara etkisi iki bölümde incelenmiştir; (1) CdTe büyütmesinin başlatılması ve (2) kararlı durumda gerçekleştirilen büyütme koşulları. Yapısal kusurlar, ikizler, nokta kusurları ve dislokasyonlar ile büyütme koşulları arasındaki korelasyonlar belirlenmiştir. Üçüncü olarak, tekrarlı tavlamanın CdTe epikatmanların kristal ve yüzey kalitesine etkisi farklı tavlama sıcaklıkları ile araştırılmıştır. Son olarak, CdTe katmanlarının büyütülmesi ve tavlanması sırasındaki sıcaklık homojenitesinin etkisi, dairesel simetri ve bu simetrinin kırılmasıyla oluşan ısıtıcı geometrisi ile araştırılmıştır. Ayers tarafından önerilen ve Çinko-blend yapıdaki kristallerde bulunan farklı kökenli dislokasyonların incelemek için sunulan yöntem, (211) kristal yönelimine uygulanmıştır. İki farklı çekirdeğe sahip dislokasyonların büyütme ve tavlama şartlarından farklı olarak etkilendiği gösterilmiştir. CdTe katmanlarındaki dislokasyon yoğunluğunu ölçen deneysel tekniklerin sonuçları arasındaki uyumsuzluğa Çinko-blend yapılardaki dislokasyonların iki farklı çekirdeğe sahip olmasının neden olduğu tespit edilmiştir. CdTe katmanlarında büyütme ve tavlama koşulları nedeniyle oluşan baskı ve çift eksenli gerilmeler, katmanların optik özelliklerinin incelenmesi ile tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Highly crystalline CdTe structures are desired for solar cells, x-ray detectors, electro-optical modulators, and especially in HgCdTe infra-red detectors. Epitaxial growth of HgCdTe infra-red layers are usually performed on lattice matched bulk CdZnTe substrates. But, limited size and fragile nature of the CdZnTe have led to a push for alternative substrates such as GaAs. The large lattice mismatch between HgCdTe and GaAs requires an implantation of a buffer layer such as CdTe. In addition (211)B orientation is preferred due to high sticking coefficient of Hg on this orientation and suppression of twin formation. In the first part of this study, the effect of the thermal deoxidation of GaAs(211)B surface on which CdTe layers grown was investigated by various in situ and ex situ experimental techniques. The changes in the surface chemical structure and morphology of GaAs(211)B substrates with As and In assisted deoxidation under various conditions were presented. Secondly, the effect of the growth conditions on CdTe epilayers by using molecular beam epitaxy were investigated in two parts; (1) the initiation of the CdTe growth and (2) the equilibrium growth conditions. The correlations between the structural defects, twins, point defects, and dislocations with the growth conditions are determined. Thirdly, the effect of the cyclic annealing to the crystal and surface quality of the CdTe epilayers were investigated by using different temperatures during the annealing. Finally, the effect of the temperature uniformity during the production of the CdTe layers was investigated by the two substrate heater geometries consisting of rotational symmetric and tilted at the edge. A new approach to study the dislocations with different types of cores proposed by Ayers is applied to the zinc blende (211) crystal orientation. It has been shown that the dislocations having two different cores responded differently to both growth and annealing conditions. The results of the experimental techniques probing the dislocation density in CdTe layers are not well correlated with each other due to dual origin of these dislocations. The compressive and biaxial stresses building in the CdTe layers due to growth and annealing conditions were resolved with the investigation of the optical properties of the layers.
Benzer Tezler
- Characterization of molecular beam epitaxially grown CDTE layers over gaas by spectroscopic ellipsometry
Moleküler demet epitaksi ile gaas üzerine büyütülen CDTE katmanlarının spektroskopik elipsometri ile karakterizasyonu
MERVE GÜNNAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF SELAMET
- Molecular beam epitaxy growth and characterization of mercury cadmium telluride epilayers for infrared detector applications
Kızılötesi uygulamalar için cıva kadmiyum tellür epikatmanlarının moleküler ışın epitaksisi yöntemi ile büyütülmesi ve karakterizasyonu
ALP TOLUNGÜÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Molecular beam epitaxial growth and characterization of extended short wavelength infrared mercury cadmium telluride detectors
Uzatılmış kısa dalga boyu kızılötesi cıva kadmiyum tellür dedektörlerin moleküler ışın epitaksisi ile büyütülmesi ve karakterizasyonu
EMRAH ŞAŞMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Molecular beam epitaxy and characterization of doped topological insulators for spintronics and quantum anomalous hall effect applications
Spintronik ve kuantum anomal hall etkisi uygulamaları için katkılı topolojik yalıtkanların moleküler demet epitaksisi ve karakterizasyonu elektrik-elektronik mühendisliği yüksek lisansı
AHMAD EL ZATARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CENGİZ ONBAŞLI
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KUŞCU
DOÇ. DR. MURAT KAYA YAPICI
- GaSb alttaş üzerine kaliteli GaSb epi-katmanların büyütülmesi ve karakterizasyonu
Growth and characterization of high quality GaSb epilayers on GaSb substrates
SEVAL ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR SERİNCAN