Strain induction on Ge nanobeams by electrostatic actuation
Ge nanokirişler üzerine elektrıksel hareketlendirme ile gerinim oluşumu
- Tez No: 527509
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK YERCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Germanyum (Ge), var olan silisyum teknolojisiyle uyumu, yüksek yük taşıyıcı mobilitesi ve yakın kızılötesi bölgesindeki yüksek soğurma katsayısından dolayı elektrik ve optik devrelerin tek parça birleşimini başarmak için ümit veren malzemelerdendir. Fakat Ge'den verimli ışık yayıcılar üretmek için, Ge üzerinde çekme gerinimi oluşumu, Ge'yi kalayla katkılama ve yoğun n-tipi katkılama gibi tekniklerle Ge'nin bant yapısını direkt geçişe uygun şekilde değiştirmek gerektirmektedir. Bu tekniklerin arasında çekme gerinimi uygulanarak düşük eşikli Ge lazer üretimi başarılmıştır. Fakat şu ana kadar entegre devre (ED) üretimi ile uyumlu dinamik olarak çekme genirimini kontrol edebilecek bir method gösterilmemiştir. Bu tezde özgün bir teknik olan Ge nanokirişlerde elektriksel hareketlendirilmeyle gerinim oluşturulması önerilmiştir. Bu teknik aynı zamanda hem üretim basitliği hem de üretim sonrası gerinim kontrolünü sağlamaktadır. Ge nanokirişler yapı sonlu-element-metodu simulasyonları ile modellenmiş ve sapma miktarı ve gerinim oluşumu bünyesel ideal olmayan etkilerle beraber incelenmiştir. Çökme noktasından yeterli bir mesafede çalışmak için maksimum sapma miktarı, Ge nanokiriş ile Si alttaş arasındaki ilk mesafenin üçte birine eşitlenmiş (g/3) ve Ge nanokirişlerinin boyutlarının belirli gerinim değerine ulaşmak için gereken sapma miktarı ve voltaj üzerindeki etkisi g/3'te incelenmiştir. Dahası, muhtemel elektriksel ve mekanik arıza mekanizmaları ve gereken voltajı düşürmek için olası yapısal değişimlerle incelenmiştir. Son olarak yapıların elektriksel analizi yapılmış ve tekdüze olmayan gerinim profilinin tekdüze gerinim profilli yapıdan daha verimli olabileceği gösterilmiştir. Bu tez, direkt bant yapısına geçiş için gerekli gerinimin elektrostatik hareketlenme ile elde edilebileceğini göstermiştir. Bu sebeple, önerilen Ge nanokirişler, ED uyumlu ve gerinim kontrollü Si üzerinde Ge lazer üretimine öncülük edebilir ve bu lazer tek parça birleşimli çiplerin temel eksik parçası olabilir.
Özet (Çeviri)
Germanium (Ge) is one of the most promising materials to accomplish the monolithic integration of optics and electronics on the same chip, mainly due to its compatibility with the existing silicon (Si) technology, high charge carrier mobility and high absorption coefficient in the near-infrared region. However, realization of efficient Ge light emitters requires techniques such as tensile strain induction, tin (Sn) incorporation and/or heavy n-type doping to alter its band gap enabling direct transitions. Among these techniques, low-threshold Ge laser has been demonstrated by strain induction. Yet, an integrated-circuit (IC) compatible method capable of tuning the strain dynamically is yet to be shown. In this thesis, a novel way of inducing strain on Ge nanobeams via electrostatic actuation is proposed, which offers simple fabrication and post-fabrication tunability. Ge nanobeam is modeled by finite element method, and the deflection and strain formation are discussed with inherent non-idealities. The maximum deflection is set to one third of the initial gap (g/3) distance between the Ge nanobeam and Si substrate to operate at a safe margin from pull-in. The effect of the dimensions on the required deflection and voltage to reach a predetermined strain is investigated at g/3 deflection. Moreover, possible electrical and mechanical failure mechanisms are discussed together with possible structural modifications to reduce the required voltages. Lastly, the electrical analysis of the nanobeam structures are analyzed and the results showed that non-uniform strain profile could outperform uniformly strained structures. This thesis shows that the required strain to observe direct band transition of Ge can be achieved via electrostatic actuation of Ge nanobeams. Therefore, the proposed Ge nanobeams could lead to a tunable and IC compatible Ge laser on Si that can serve as the key missing component of the monolithically-integrated chips.
Benzer Tezler
- Design and fabrication of strained light emitting germanium microstructures by liquid phase epitaxy
Sıvı faz epitaksi yöntemiyle geliştirilmiş çekme gerinimli ışık saçan germanyum microyapılarının tasarımı ve üretimi
BUSE ÜNLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİÇEK HATİCE BOZTUĞ YERCİ
- Ankara ilinde arpa çizgi hastalığı etmeni (Drechslera graminea (Rab.) Shoem.)'ya karşı arpa çeşitlerinin dayanıklıkları üzerinde araştırmalar
Researches on the resistance of barley varieties to barley stripe disease agent (Drechslera graminea (Rab.) Shoem) in Ankara province
BERNA TUNALI
- Uluslararası fon piyasaları ve döviz kredileri mekanizması (analitik bir yaklaşım)
A Short history of the foreign exchange markets
ADNAN YİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
BankacılıkMarmara ÜniversitesiUluslararası Bankacılık ve Finans Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN ULUDAĞ
- Çamaşır makinesinde yıkama performansını artırmak için geliştirilen vorteks kanat konseptine enerji taşıma alternatifleri
Energy transmission alternati̇ves for vortex paddle concept which are developed to increase washing performance on washing machine
NİHAL YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ