Örgü uyumsuz (x≠0.53, y≠0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantum heteroyapılarının MOVPE ile büyütülmesi ve optik karakterizasyonu


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Sivas Cumhuriyet University, Mühendislik Fakültesi, Nanoteknoloji Mühendisliği, Turkey

Thesis Language: Turkish

Student: İzel Perkitel

Consultant: İlkay Demir

Abstract:

Önerilen tez çalışmasında, literatür özetinde detaylandırılan uygulamalar için örgü uyumsuz (x0.53, y0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantum heteroyapılarının Metal Organik Buhar Fazı Epitaksi (MOVPE) ile büyütülmesi ve optik karakterizasyonu yapılacaktır.

 

Yüksek güçlü ve yüksek frekanslı elektro-optik sistemler ve bu alanda olan ihtiyaçları karşılayabilmek için kullanılan yarıiletken malzemeler arasında InGaAs üçlü alaşımlar en önemlilerinden birisidir. InxGa1-xAs üçlü alaşımlarının örgü sabiti, x=0 için bant aralığı 1,42 eV, örgü sabiti 5.65 Å olan GaAs ikili bileşiğinini ve x=1 için bant aralığı 0,35 eV, örgü sabiti 6.05 Å olan InAs ikili bileşiğinin değerleri arasındadır. InGaAs alaşımları ve daha geniş yasak bant aralığına sahip yarıiletken çoklu yapıları, elektronik ve optoelektronik aygıtların gelişimi ve kuantum yapılarının incelenmesi için önemli bir yere sahiptir.  InGaAs temelli aygıtlar; metal-yarıiletken-metal fotodedektörleri, yüzeyden-ışımalı dikey-kavite lazerleri (VSCEL), modülasyon katkılı alan etkili transistörleri (HEMT), foto-diyotları, heteroeklem bipolar transistörleri içerir. InGaAs ve InAlAs yarı iletken üçlü bileşikler, Kuantum Çağlayan Lazerler (QCL'ler), Kuantum Kuyu Kızılötesi Fotodedektörler (QWIP'ler), Alan Etkili Transistörler (FET'ler) ve Yüksek Elektron Hareketli Transistörler (HEMT'ler) gibi elektronik ve optoelektronik cihazlar için çok önemli malzemelerdir.  InP alttaşı üzerinde büyütülen In(Ga)As/InAlAs kuantum heteroyapıları hem deneysel hem de teorik olarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Tek kuantum kuyuları, çoklu kuantum kuyuları ve süper örgüler dahil olmak üzere InGaAs/InAlAs/InP kuantum kuyusu (QW) heteroyapıları, yüksek hızlı elektronik ve fotonik cihazların yanı sıra uzun dalga boyuna sahip optik iletişimdeki uygulamalar için de özel avantajlara sahiptir. İlk olarak,  InGaAs/InAlAs QW heteroyapılarının bant yapısı ve bant ofseti, InGaAs aktif katmanının ve InAlAs bariyer katmanının bileşimini veya kalınlığını değiştirerek farklı uygulama amaçları için esnek bir şekilde uyarlanabilir. İkincisi, InGaAs/InAlAs QW bantlar arası geçişlerin dalga boyu, standart 1.31- ve 1.55-μm optik iletişim dalga boylarını kapsayabilir. Üçüncüsü, InGaAs/InAlAs sisteminin geniş iletim bandı ofseti, InGaAs/InAlAs cihazları için güçlü bir elektron hapsi ve ardından yüksek sıcaklık kararlılığı ve yüksek hızlı modülasyon kabiliyeti sağlar.

 

Bu tez kapsamında yukarıda bahsedilen uygulamalar ve sağladığı özel avantajlardan dolayı,

·         Örgü uyumsuz (x0.53, y0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantum heteroyapılarının üretimi yapılacaktır.

·         Büyütülen InxGa1-xAs ve InyAl1-yAs tabakalarının üçlü alaşım oranları ve kalınlıkları yüksek çözünürlüklü x-ışını kırınımı (HR-XRD) sistemi ile belirlenecektir.

·         Üretilen kuantum heteroyapıları fotolüminesans (PL) sistemi ile karakterize edilerek yasak enerji aralıkları ve ışınım dalga boyları belirlenecektir.

·         Ayrıca InxGa1-xAs ve InyAl1-yAs alaşımlarındaki farklı In oranları ile değişen kuantum yapılarının, bant yapısı modellemesi yapılacaktır.