Electrıcal characterısatıon of InGaAs/GaAs quantum well and graphene semıconductor structures
InGaAs/GaAs kuantum kuyusu ve grafen yarıiletken yapıların elektriksel karakterizasyonu
- Tez No: 673285
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE EROL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotoelektriksel özellikler, Tabakalı yarı iletkenler, Photoelectrical properties, Layered semiconductors
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, n-tipi modülasyon katkılı In0.32Ga0.68As/GaAs kuantum kuyusu yapılarının (kuazi-iki boyutlu yapılar) ve TiO2/Si alttaş üzerine büyütülmüş tek katmanlı grafenin (gerçek iki boyutlu) elektronik taşınım özellikleri incelenmiştir. Büyütme sıcaklığının ve ısıl işlemin kuazi-iki boyutlu yapıların elektronik taşınım özelliklerine etkisi de incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, kuazi iki boyutlu yapılarda 4.2K ile 300K arasındaki sıcaklıklarda Hall Olayı ölçümü kullanılarak elektron mobilitesi ve taşıyıcı konsantrasyonu gibi elektriksel özellikleri belirlenmiştir. Isıl işlem ve büyütme sıcaklığının elektronik taşınım özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmış ve taşıyıcıların mobilitesi, yoğunluğu, etkin kütle, alaşım potansiyeli ve arayüz pürüzlülüğü parametreleri açısından etkileri incelenmiştir. Kuazi iki boyutlu yapılarda (In0.32Ga0.68As/GaAs kuantum kuyusu) baskın saçılma mekanizmalarını belirlemek için, elektron mobilitesinin sıcaklığa bağlı değişimi olası saçıla mekanizmaları dikkate alınarak analitik bir modelle belirlenmiştir. Manyetotransport ölçümleri 4.2K ile 300K arasında yapılmış ve etkin kütle, Fermi seviyesi ve 2D taşıyıcı yoğunluğu, Shubnikov de Haas (SdH) salınımlarının sıcaklığa bağlı değişimleri analiz edilerek bulunmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde, TiO2/Si altaş üzerine kimyasal buhar depolama biriktirme tekniği kullanılarak tek tabaka olarak büyütülmüş grafenin, elektron mobilitesi ve taşıyıcı yoğunluğu gibi elektriksel özellikleri sıcaklığa bağlı olarak Hall olayı ölçümleri ile belirlenmiştir. Sıcaklığa bağlı elektron mobilitesi karakteristiği olası saçılma mekanizmaları dikkate alınarak analitik bir model ile incelenmiştir. Hesaplamalarda boyuna akustik fonon saçılması, uzak arayüz optik fonon saçılması ve sıcaklıktan bağımsız saçılma mekanizmaları kullanılmıştır. Tüm kuazi iki boyutlu örnekler Tampere Teknik Üniversitesi Optoelektronik Araştırma Merkezi'nde (Finlandiya) Moleküler Demet Epitaksi yöntemi ile büyütüldü. Gerçek iki boyutlu grafen örneğinin büyütülmesi ve fabrikasyonu İhsan Doğramacı-Bilkent Üniversitesi'nde gerçekleştirildi. Kuazi iki boyutlu örneklerin fabrikasyonu İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi Fizik Bölümü İleri Litografik Yöntemler Laboratuarı, magnetotransport ölçümleri ise Nano ve Optoelektronik Araştırma Laboratuarı ile Yüksek Manyetik Alan ve Düşük Sıcaklık Laboratuvarı'nda yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, electronic charge transport properties of n-type modulation doped (In0.32Ga0.68As/GaAs) quantum well (QW) structures (quasi-2D structures) and single-layer graphene on TiO2/Si substrate (real-2D) structures were studied. The effects of thermal annealing and growth temperature on electronic transport properties of the quasi-2D structures are also studied. In the first part of study, the electrical properties of InGaAs/GaAs quasi -2D samples such as Hall mobility and carrier concentration have been determined using Hall effect measurement at temperatures between 4.2K and 300K. The effect of thermal annealing and growth temperature on electronic transport properties have been investigated and compared in terms of carrier mobility, carried density, effective mass, alloy potential and interface roughness parameters. To determine the dominant scattering mechanisms in the quasi-2D structures (In0.32 Ga0.68As /GaAs), temperature dependent Hall mobility results have been analysed using an analytical model, considering all possible scattering mechanisms in the quasi 2D samples. The magnetotransport measurements was carried out between 4.2K and 300K. The effective mass, Fermi level and 2D carrier density have been calculated by analysing temperature dependence of the amplitude of Shubnikov de Haas (SdH) oscillations. In the second part of study, the electrical properties of a single-layer graphene grown by Chemical Vapour Deposition (CVD) on TiO2/Si substrate (SLG/TiO2 /Si), such as Hall mobility and carrier concentration have been determined by Hall effect measurement at temperatures between 77K and 300K. For explaining the temperature dependence of the carrier mobility. Analytical expressions that given in Section 1.4.2. were used. Longitudinal acoustic phonon scattering, remote interface optical phonon scattering and temperature independent scattering mechanisms were used in the calculations. All quasi-2D samples In GaAs were grown by Molecular Beam Epitaxy (MBE) at Optoelectronic Research Centre (ORC) of Tampere Technique University, Finland. Graphene sample (SLG / TiO2 / Si) were grown and fabricated at İhsan Doğramacı-Bilkent University. The fabrication of quasi-2D materials using photolithography was made at Advanced Lithographic Techniques Laboratory and magnetotransport measurements were carried out Nano and Optoelectronics Research Laboratory and High Magnetic Field Low Temperature Laboratory of Department of Physics, Science Faculty, Istanbul University.
Benzer Tezler
- InP tabanlı kuantum kuyulu kızılötesi dedektör dizinlerinin fabrikasyonu ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of InP based quantum well infrared detector arrays
TOLGA YELBOĞA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. RECAİ ELLİALTIOĞLU
- Physics and technology of the infrared detection systems based on heterojunctions
Çoklu eklem tabanlı kızılötesi algılama sistemlerinin fiziği ve teknolojisi
BÜLENT ASLAN
Doktora
İngilizce
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- 9xx-10xx nm dalga boyunda ışıyan yüksek güçlü lazer diyot yapısının tasarımı ve mocvd yöntemi kullanılarak epitaksiyel tabakaların büyütülmesi
Design and epitaxial layer growth of 9xx-10xx nm wavelenght high power laser diodes by using mocvd system
ALİYE ALEV KIZILBULUT
Doktora
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEZAİ ELAGÖZ
- Fabrication and characterization of InP based quantum well infrared photodetectors
InP temelli kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörlerin üretimi ve karakterizasyonu
GAMZE TORUNOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKÇİ
PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Ensemble Monte Carlo simulation of quantum well infrared photodetectors, and InP based long wavelength quantum well infrared photodetectors for thermal imaging
Kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörlerin toplu Monte Carlo simülasyonu, ve termal görüntüleme için InP tabanlı uzun dalga boyu kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörler
ORAY ORKUN CELLEK
Doktora
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ