Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Fakültesi Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Çağlar Çetinkaya
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ayşe Erol
Özet:
Bu çalışmada, dalgakılavuzlu ve dalgakılavuzsuz n-tipi Al0.08Ga0.92As tabanlı Gunn aygıtlarının, dalgakılavuzsuz n-tipi GaAs tabanlı Gunn aygıtının ve alt Dağıtılmış Bragg Yansıtıcıları'na (Distrubuted Bragg Reflectors, DBR) sahip n-tipi GaAs tabanlı Gunn aygıtlarının Gunn Olayı'na dayalı ışıma özellikleri incelenmiştir. Gunn aygıtlarının optik karakterizasyonu için oda sıcaklığında fotolüminesans spektroskopisi kullanılmıştır. Alt DBR aynalarına sahip n-tipi GaAs tabanlı Gunn aygıtının yansıtma spektrumu transfer matris yöntemi kullanılarak hesaplanmış ve kavite dalgaboyu oda sıcaklığında yansıtma spektroskopisi kullanılarak belirlenmiştir. Elektriksel karakterizasyon için tüm Gunn aygıtlarının fabrikasyonu fotolitografi tekniği kullanılarak basit bar ve Hall bar şeklinde yapılmıştır ve Hall bar şekli Hall ölçümlerini gerçekleştirmek için kullanılmıştır. n-tipi Al0.08Ga0.92As tabanlı Gunn aygıtlarının yarılmış yüzeyleri bir Fabry-Pérot kavitesi oluşturmaktadır. Sıcaklığa bağlı Hall ölçümleri, n-tipi GaAs Gunn aygıtının elektron yoğunluğu ve elektron mobilitelerini belirlemek için kullanılmıştır. Gunn aygıtlarının elektriksel karakterizasyonu 77 K ve 300 K'de yüksek hızlı akım-voltaj (I-V) ölçümleri kullanılarak yapılmıştır. Işıma karakteristiğini incelemek için elektrik alana bağlı elektrolüminesans, ışımanın eşik elektrik alan değerini belirlemek için 77 K ve 300 K'de ışık-elektrik alan ölçümleri yapılmıştır. Akımda gözlenen zamana bağlı değişimler, yani Gunn osilasyonları dalgakılavuzlu ve dalgakılavuzsuz n-tipi Al0.08Ga0.92As tabanlı Gunn aygıtlarının eşik elektrik alan değeri üzerindeki Negatif Diferansiyel Direnç (Negative Differential Resistance, NDR) rejimindeki elektrik alan değerlerinde gözlenmiştir. Gunn osilasyonlarının genliğinin ve periyodunun uygulanan elektrik alana bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Al0.08Ga0.92As tabanlı Gunn aygıtlarının NDR eşik elektrik alanında hem kenardan hem de yüzeyden elektrolüminesans spektrumları alındı. Güçlü ışımalı rekombinasyona ve Fabry-Pérot kavitesinde kayıpların üstesinden gelebilecek kadar foton yoğunluğuna sebep olan impakt iyonizasyondan dolayı uygulanan elektrik alan ile elektrolüminesans spektrumunun yarıgenişliği (Full Width at Half Maximum, FWHM) azalmış ve elektrolüminesans şiddeti de artmıştır. Işıma dalgaboyu Al0.08Ga0.92As yarıiletkeninin bant aralığına karşılık gelen değerde gözlenmiştir. Elektrik alanın artmasıyla elektrolüminesans şiddetindeki ani artış, NDR'ın gözlendiği elektrik alan değerinde gözlenmiştir. n-tipi GaAs Gunn aygıtlarında ise, Gunn osilasyonlarının gözlenmesinden hemen sonra aygıtlar hasar görmüş ve elektrolüminesans gözlenememiştir. Bu aygıtlardaki bozulma mekanizmasının sebeplerini anlamak için Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Electron Microscopy, SEM) ve Enerji Dağılımlı X- Işını Analizi (Energy Distributed X-Ray Spectroscopy, EDS) ölçümleri yapılmıştır. Sonuçlar, GaAs tabanlı aygıtlarda katottan anoda doğru metal göçünün olduğu ve bu nedenle aygıtların yüksek elektrik alanda kısa devre olarak hasar gördüğünü ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar, ilerleyen Gunn domainlerinde gerçekleşen impakt iyonizasyon sonucu ışıma yapmaları sayesinde n-tipi Al0.08Ga0.92As tabanlı Gunn aygıtlarının kırmızı altı (infrared, IR) bölgede ışık kaynağı olarak kullanılabileceğini göstermiştir.