GROWTH AND CHARACTERIZATION OF CDTE BASED CRYSTALS BY VERTICAL GRADIENT FREEZING METHOD
DİKEY GRADYANLI DONDURMA FIRINI İLE CDTE TEMELLİ KRİSTALLERİNİN BÜYÜTÜLMESİ VE KARAKTERİZASYONU
- Tez No: 917140
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gama radyasyonu, Yarı iletken kristaller, Gamma radiation, Semiconductor crystals
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, radyasyon algılama malzemelerini geliştirmek amacıyla Kadmiyum Tellür (CdTe) ve türevlerinin kristal büyümesi ve karakterizasyonunu incelemektedir. Kadmiyum Çinko Tellür (CZT), yüksek atom numarası, optimum bant aralığı ve oda sıcaklığında çalışabilme özellikleri sayesinde X-ışını ve gama-ışını dedektörleri için en uygun seçenek olarak öne çıkmaktadır. Ancak bileşimsel düzensizlikler ve kusur yoğunluğu bu malzemenin kullanımını sınırlamaktadır. Bu çalışma, Çinko (Zn), Mangan (Mn) ve Selenyum (Se) elementlerini CdTe matrislerine dahil ederek Kadmiyum Çinko Tellürit Selenit (CZTS) ve Kadmiyum Mangan Tellürit Selenit (CMTS) gibi dörtlü bileşiklerin oluşumunu araştırmaktadır. Selenyum, stokiyometrik homojenliği artırır ve kusurları azaltır, Mangan ise stokiyometrik düzeni geliştirir ve Çinko bant aralığı özelliklerini iyileştirir. Kristaller, Orta Doğu Teknik Üniversitesi Kristal Büyütme Laboratuvarı (METU-CGL) tarafından kullanılan çok bölgeli Dikey Sıcaklık Gradyanı Dondurma (VGF) yöntemiyle büyütülmüştür. Büyütülen kristallerin yapısal, optik ve elektronik özelliklerini değerlendirmek için X-Işını Kırınımı (XRD), Fotolüminesans (PL), Kızılötesi (IR) Mikroskobu, Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDX) ve Akım-Voltaj (I-V) ölçümleri kullanılmıştır. Bu teknikler, stokiyometrik düzen, kusur yoğunluğu, bant aralığı değişimleri ve yük taşınımı hakkında bilgiler sağlamıştır. Büyütülen örnekler arasında, %2 Se içeren CZTS, yüksek direnç, geliştirilmiş elektron mobilite-ömür ürünü ve kararlı kontak davranışı ile üstün performans sergileyerek dedektör sınıfı uygulamalar için umut verici bir malzeme olarak öne çıkmıştır. Buna karşın, %3 Se içeren CZTS, büyüme yönü boyunca özelliklerde daha fazla değişkenlik göstermiştir. MTMn ve MTMnSe örnekleri sınırlı performans sergilemiştir. CdTe matrisine Zn, Se ve Mn eklenmesi, malzeme kalitesini ve performansını artırarak tıbbi görüntüleme, güvenlik taramaları ve endüstriyel uygulamalarda ilerlemelerin önünü açmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis examines the crystal growth and characterization of Cadmium Telluride (CdTe) and its derivatives to enhance materials for radiation detection. Cadmium Zinc Telluride (CZT) is the leading choice for X-ray and gamma-ray detectors due to its high atomic number, optimal bandgap, and room-temperature operation. However, challenges such as compositional inhomogeneity and defect density limit its application. This study investigates incorporating Zinc (Zn), Manganese (Mn), and Selenium (Se) into CdTe matrices, forming quaternary compounds, Cadmium Zinc Telluride Selenide (CZTS) and Cadmium Manganese Telluride Selenide (CMTS). Selenium improves stoichiometric homogeneity and reduces defects, while Manganese enhances stoichiometric uniformity, and Zinc enhances bandgap properties. Crystals were grown using the multi-zone Vertical Gradient Freezing (VGF) method at the Middle East Technical University Crystal Growth Laboratory (METU-CGL). The grown crystals were characterized using X-ray Diffraction (XRD), Photoluminescence (PL), Infrared (IR) Microscopy, Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), and Current-Voltage (I-V) measurements to evaluate their structural, optical, and electronic properties. These techniques provided insights into stoichiometric uniformity, defect density, bandgap variations, and charge transport properties. Among the grown samples, CZTS with 2\% Se exhibited superior performance with high resistivity, enhanced electron mobility-lifetime product, and stable contact behavior, marking it a promising material for detector-grade applications. In contrast, CZTS with 3\% Se displayed more variability in properties along the growth direction. MTMn and MTMnSe samples showed limited performance. The incorporation of Zn, Se, and Mn into the CdTe matrix enhances material quality and performance, paving the way for advancements in medical imaging, security screening, and industrial applications
Benzer Tezler
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
- Bazı buğday türlerinde poliploidi düzeyine bağımlı IAA ve ABA miktarlarının kantitatif belirlenmesi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
SEVGİ HEPAKSOY
- Hıyar turşularında sorbik asitin yüzeyde zar oluşumuna etkisi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
TÜLAY DALGIÇ
- Farklı çim yataklarının, fiğ'in (vida sativa) çimlenme süresi ve oranına etkisi üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
EMİNE NİĞDELİ
