Galyum oksit ince filmlerinin heteroepitaksiyel olarak büyütülmesi
Heteroepitaxial growth of gallium oxide thin films
- Tez No: 809140
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH AKYOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme, bant aralığı, boşluk hareketliliği, güç elektroniği, Low pressure chemical vapor deposition, band gap, gap mobility, power electronics
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Güç elektroniği teknolojisinin gelişimi, yakın gelecekte enerji tasarrufu için gerekli olan güç cihazlarının performansı ile yakından ilgili olan yüksek verimli güç anahtarlaması amacıyla çok önemlidir. Yüksek çalışma voltajı ve yüksek enerji dönüşüm verimliliği elde etmeyi amaçlayan SiC ve GaN gibi geniş bant aralıklı malzemeler, güç elektroniği sistemlerinin güç yoğunluğunu ve verimini etkin bir şekilde artıran sistematikler olarak çalışılmış ve çalışılmaya devam edilmektedir. Güç elektroniği üzerine son zamanlarda yapılan çalışmalar, ultra geniş bant aralıklı yarı iletkenleri (galyum oksit (Ga2O3), alüminyum nitrür (AlN)) konu alarak devam etmiştir. Monoklinik β-Ga2O3'e olan merak, eriyik halde büyütme teknikleri ile ultra geniş bant aralıklı (~4.8 eV) bir yarı iletkenin sahip olduğu yüksek sıcaklıktaki stabilitesi sayesinde yüksek kaliteli büyüme özelliğinden kaynaklanmaktadır. Karmaşık cihaz yapısı ince film büyümeleri gerektirdiğinden, bu konuda yapılan deneyler devam etmektedir. Yüksek kaliteli β-Ga2O3 yetiştirmek için çeşitli büyütme teknikleri kullanılmıştır; bunlardan biri, özellikle β-Ga2O3'ün çok daha ucuz safir substratlar üzerinde heteroepitaksiyal büyümesi için kullanılan düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirmedir. Tez kapsamında yapılan çalışmalarda, kalitesi yüksek β-Ga2O3 ince filmler büyütmek için özelleştirilmiş bir LPCVD reaktörü kullanıldı. Oksijen ve taşıyıcı gazların akışı, büyümenin gerçekleştirildiği sıcaklık, basınç ile birlikte substrat - Ga pota mesafesi ilave edilmek üzere temel büyüme parametrelerine odaklandık. β-Ga2O3 ince filmleri tek kristal halde ve (-201) yönelimli olarak ölçüldü. Çalışmalar sonucunda, büyüme yapılmış yüzeyin optimize edilmiş şartlar altında atomik olarak düz bir teras yapısında olduğu ortaya çıkmıştır. Ayrıca absorpsiyon spektrumları, beklendiği üzere, filmlerin bant aralığını 4.7-4.8 eV dolaylarında göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The development of power electronics technology is very important for the purpose of high efficiency power switching, which is closely related to the performance of power devices, necessary for energy saving in the near future. Wide-bandgap materials such as SiC and GaN, which aim to achieve high operating voltage and high energy conversion efficiency, have been and continue to be studied as systematics that effectively improve the power density and efficiency of power electronics systems. Recent work on power electronics has continued with ultra-wide band gap semiconductors (gallium oxide (Ga2O3), aluminum nitride (AlN)). Curiosity for monoclinic β-Ga2O3 stems from its high-quality growth properties, thanks to the high-temperature stability of an ultra-widebandgap (~4.8 eV) semiconductor with melt-growth techniques. Experiments on this subject are ongoing, as the complex device structure requires thin-film growths. Various growth techniques have been used to grow high quality β-Ga2O3 one of which is low pressure chemical vapor deposition utilized especially for heteroepitaxial growth of β-Ga2O3 on much cheaper sapphire substrates. In the studies for the thesis, a customized LPCVD system was used to produce high quality β- Ga2O3 thin films. We focused on studies of key growth parameters, including oxygen/carrier gas flow rates, growth temperature, pressure, and substrate - Ga crucible distance. β-Ga2O3 thin films were measured to be single crystal and (-201) oriented. As a result of the experiments, the growth surface appeared in an atomically flat terrace structure under optimized conditions. Also the absorption spectra reveal the band gap of the films around 4.7-4.8 eV, as expected.
Benzer Tezler
- RF saçtırma yöntemi ile galyum oksit (Ga2O3) ince filmlerinin büyütülmesi yapısal, morfolojik ve optik özelliklerinin incelenmesi
Growth of gallium oxide (Ga2O3) thin films by RF sputter, investigation of structural, morphological and optical properties
HÜLYA AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKatıhal Fiziği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUTLU KUNDAKÇİ
- Sol-jel yöntemiyle kalkoprit Cu (AlxGa1-x) Se2 (CAGS) ince filmlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of chalcopyrite Cu (AlxGa1-x) Se2 (CAGS) thin films by using sol-gel method
ERDİ AKMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ SÖNMEZOĞLU
- Comparison of alloyed and non-alloyed ohmic contacts in GaN/algan HEMT for Ka band radar applications
Ka bant radar uygulamaları için GaN / algan HEMT yapılarında alaşımlı ve alaşımsız ohmik kontakların karşılaştırılması
HÜSEYİN ÇAKMAK
Doktora
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHSİNE BİLGE İMER
DOÇ. DR. ALPAN BEK
- Darbeli lazer biriktirme (PLD) sistemi ile üretilen itriyum demir garnet ince filmlerin manyetik tepkisi üzerindeki gerilme etkileri
Strain effect on the magnetic responce of yttrium iron garnet (YIG) thin films deposited by pulsed laser deposition (PLD)
SEVGİ ÖZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiHakkari ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN AĞIL
PROF. DR. EMERSON COY
- Galyum oksit ince filmlerin elektron demeti buharlaştırma yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Characterization of gallium oxide thin films produced by e-beam evaporation
NAGİHAN SEZGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KÜRŞAT KAZMANLI