Geri Dön

GaN PIN radyasyon sensörü epitaksiyel üretimi ve karakterizasyonu

Epitaxially growth of GaN-PIN sensor and characterizations

  1. Tez No: 564324
  2. Yazar: ÖMER AHMET KAYAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SEMA BİLGE OCAK, DOÇ. DR. CANAN AYDAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

Foto-diyotlar, elektromanyetik sinyali elektrik sinyaline dönüştüren yarı iletkenlerdir. Foto-diyotlar, ters besleme bölgesinde çalışırlar. Yarı iletkenin yasak enerji aralığına eşit veya daha fazla enerjiye sahip bir foton yarı iletken ile etkileştiğinde malzemede elektron-deşik çifti oluşturur. Elektron-deşik çifti üzerine yeteri kadar büyük bir elektrik alan uygulandığında deşikler katoda doğru, elektronlar anoda doğru hareket ederek akım oluştururlar. Oluşan akım karanlık akım ve foto-akım toplamıdır. Foto-diyotlar, kızıl ötesi bölgesinden X-ışını bölgesine kadar oldukça geniş bir aralıkta çalışabilirler. Bu tez çalışmasında Galyum Nitrat (GaN) tabanlı p-i-n epitaksiyel yapısı Metal Organik Kimyasal Buhar Biriktirme (MOCVD) sistemi kullanılarak safir alttaş üzerine büyütülmüştür. Büyütülen epitaksiyel yapının karakterizasyonu X-ışını kırınımı, Atomik Kuvvet Mikroskobu, Foto-Lüminesans ve Hall etkisi sistemleri kullanılarak yapılmıştır. Mikro fabrikasyon yöntemleri kullanılarak büyütülen epitaksiyel yapı üzerinde aygıt üretimi yapılmıştır. Üretimi yapılan aygıtların karanlık akım, foto-akım, tepkisellik ve kuantum verimliliği ölçümleri yapılarak aygıt performansı araştırılmıştır. Elektriksel ölçümlerde dalga formundaki radyasyon için mor ötesi, parçacık formundaki radyasyon için e- yüklü beta radyasyonu kullanılmıştır. Ters besleme bölgesinde iç kazancın olmadığı durumda tepkisellik değeri ~0,12 A/W olarak bulunmuştur. Bu bölgede kuantum verimliliği ~% 60 seviyesindedir. Beta radyasyonu altında tüm ters besleme gerilimlerinde iyonizasyonun fazla olması nedeni ile iç kazancın yüksek olduğu gözlenmiştir. İç kazancın yüksek olması nedeni ile aygıtın beta radyasyonu altında cevaplılığı ~0,12 A/W olarak ölçülmüştür. İyonizasyonun çok olması nedeni ile aygıtın kuantum verimliliği % 105 değerine kadar ulaşmıştır. Bu durumda, enerjisi 17 keV olan tek bir beta parçacığı aygıt içerisinde yaklaşık 1000 adet elektron-deşik çifti oluşturabilir.

Özet (Çeviri)

Photodiodes are semiconductor devices that convert light into electrical signal. When a photon with the energy equals to the band gap or more than the band gap of semiconductor strikes to photodiode creates an electron-hole pair. If sufficient electrical field is applied, current occurs by moving of electron and holes toward to anode and cathode, respectively. This current is sum of dark-current and photo-current. Photodiodes can be operated in a wide-ranged spectrum such as from infrared to X-rays. In this thesis, the GaN based p-i-n structure was growth epitaxially on sapphire substrate using Metal Organic Chemical Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) technique. The GaN-p-i-n structure was investigated with various characterization tools such as X-ray diffraction system, Atomic Force Microscopy (AFM), Photoluminescence Mapper (PL) and Hall-effect measurement. The photodiode devices were produced on wafer which is grown using microfabrication techniques. The produced photodiodes are investigated in terms of photodiode performance such as dark-current, photo-current, responsivity and quantum-efficiency. During electrical measurements, Ultraviolet light was used as wave form radiation and e- charged beta particle was used as particle radiation. In the UV experiments, responsivity of the device was obtained as ~0,12 A/W in the reverse-bias region without internal gain. In this region, quantum efficiency is approximately % 60. Under the Beta-radiation conditions, high internal-gain was observed in all reverse-bias voltages due to highly ionizing-effect. Due to high internal-gain, responsivity of device was measured as ~0,12 A/W under the beta-radiation. The calculated quantum-efficiency of the devices was reached to 105 % due to highly ionizing-effect. In this case, it was observed that a single beta-particle with 17 keV energy can create approximately one thousand electron-hole pair in the device.

Benzer Tezler

  1. Design of a radiation hardened PWM controller built on SOI

    SOI tabanlı radyasyona dayanıklı PWM denetleyici tasarımı

    EMRECAN KILIÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALUK KÜLAH

  2. AlGaN/GaN HEMT'ler (yüksek elektron mobiliteli transistörler) için T profilinde kapıların fabrikasyon yöntemleri

    Fabrication methods of t profile gates for AlGaN/GaN HEMTs (highelectron mobility transistors)

    UĞUR KÖROĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE AYDOĞDU

  3. A band selecting UHF class-AB GaN power amplifier with 40 dBm output power

    Bant seçebilen UHF AB-sınıfı GaN 40dBm çıkış güçlü güç yükselteci

    SİNAN ALEMDAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. ABDULLAH ATALAR

  4. Computational analyses of die-embedded microchannels for high electron mobility transistors considering thermal, hydrodynamic and structural behavior

    Yüksek elektron mobiliteli transistorlara uygulanmış gömülü mikrokanal yapılarının ısıl, hidrodinamik ve yapısal davranışlarının hesaplamalı analizleri

    ORÇUN YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ

    PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ

  5. GAN inversion based image manipulation with text-guided encoders

    Metin yönlendirmeli kodlayıcılar ile GAN ters çevirme tabanlı görsel manipülasyonu

    AHMET CANBERK BAYKAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKoç Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DENİZ YURET

    PROF. DR. İBRAHİM AYKUT ERDEM