Katkılı ve katkısız GaAs ince filmlerin üretilmesi ve bazı özelliklerinin incelenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FİZİK ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: VOLKAN ŞENAY

Danışman: SUAT PAT

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada katkısız GaAs ile Co, Al, In, C, Si ve Ge safsızlıkları katkılanmış GaAs ince filmler cam alttaşlar üzerine termiyonik vakum ark tekniği ile biriktirilmiştir. Üretilen filmlerin yapısal, optiksel, yüzeysel, bileşimsel ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. XRD sonuçları, filmlerin tümünün polikristal yapıda olduğunu ve kristal boyutlarının 25 ile 34 nm arasında değiştiğini göstermiştir. Spektroskopik yansıma ölçümü sonuçlarına göre film kalınlıkları 80 ile 1800 nm arasındadır. Filmlerin birikme hızları ise 1,33 ile 13,33 nm/s arasında değişmektedir. Bu hızlar diğer ince film biriktirme tekniklerine kıyasla yüksek olup bu durum TVA'nın oldukça hızlı bir teknik olduğunu ortaya koymaktadır. Yansıma değerleri incelendiğinde filmlerin kısa dalgaboylarında düşük yansımaya sahip oldukları ve uzun dalgaboylarına gidildikçe yani düşük foton enerjilerinde yansımanın arttığı gözlenmiştir. Bununla birlikte kırılma indislerinin artan dalgaboyu ile birlikte azaldığı görülmüştür. Ayrıca, Co ve Al katkılamanın kırılma indisini azalttığı, In, C, Si ve Ge katkılamanın ise kırılma indisini arttırdığı bulunmuştur. (αhν)2'nin hν'ye göre değişim grafiklerinden tüm filmlerin doğrudan bant geçişli oldukları ve yasak enerji aralıklarının 0,96 ile 1,62 eV arasında değiştiği bulunmuştur. In ve Si katkılamanın yasak enerji aralığını azalttığı, Co, Al, C ve Ge katkılamanın ise yasak enerji aralığını arttırdığı bulunmuştur. Katkısız GaAs ve Co, In, C, Si katkılanmış GaAs filmlerin n-tipi yarıiletkenler olduğu belirlenmiştir. Al ve Ge katkılanmış GaAs filmlerin ise p-tipi olduğu anlaşılmıştır. FESEM sonuçları, tüm alttaşların tamamen filmler ile kaplandığını göstermektedir. EDX sonuçları, beklenen galyum, arsenik ve eklenen safsızlık atomlarının filmlerdeki varlığını doğrulamıştır. AFM sonuçları, katkısız GaAs ile Al ve In katkılanmış GaAs film yüzeylerinin yuvarlak tanelerden oluştuğunu göstermektedir. Co, C ve Si katkılanmış film yüzeyleri ise tabandan yukarıya doğru sivrilerek büyüyen tanelerden oluşmaktadır. Ayrıca, Ge katkılanmış film yüzeyinin diğer filmlere kıyasla çok daha pürüzsüz olduğu görülmüştür. Bu gözlem, UV/VIS/NIR spektroskopi ve FESEM çalışmalarından elde edilen sonuçlarla da desteklenmektedir. Akım-voltaj ölçümlerinin sonuçlarına göre, üretilen filmlerin özdirençleri 1,32×10-1 ile 4,85×104 Ωcm arasındadır. Hall ölçümü sonuçlarına göre ise filmlerin taşıyıcı yoğunlukları 1,49×1015 ile 8,03×1017 cm-3 arasında olup mobiliteleri ise 6,21×102 ile 1,47×106 cm2/Vs arasındadır.