Katkılı galyum nitratlı bileşiklerin üretilmesi ve bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

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

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SONER ÖZEN

Danışman: ŞADAN KORKMAZ

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasının amacı, termiyonik vakum ark yöntemi ile iki farklı alttaş üzerine katkılı ve katkısız GaN ince filmler üretmek ve karakterizasyonlarını yaparak cihaz tasarımlarının temelini oluşturmaktır. Alttaş malzeme olarak yalıtkan ve şeffaf materyaller olan cam ve polietilen tereftalat (PET) kullanılmıştır. İnce film üretimleri her alttaş için tek katman olarak 9 ayrı deney ve toplamda 18 ayrı numune olarak gerçekleştirilmiştir. Deney parametreleri deney süresi hariç tüm üretimler için sabit tutulmuştur. Deney sürelerini anot potasındaki malzemenin tükenme zamanı belirlemiştir. Üretilen katkısız ve katkılı GaN ince filmlerin yapısal, optiksel, yüzeysel ve elektriksel özellikleri uygun ölçüm teknikleri ile belirlenmiştir. İnce film tabakaların kalınlıkları Filmetrics F20 cihazı tarafından 30-65 nm arasında ölçülmüştür. XRD ölçümleri sonucunda üretilen ince filmlerin 15 nm ve 90 nm arasında değişen kristal boyutlarına sahip oldukları tespit edilmiştir. Tauc yöntemi kullanılarak optiksel yasak enerji aralıkları belirlenmiştir ve doğrudan band geçişli oldukları görülmüştür. Üretilen ince filmlerin yasak enerji aralıkları en düşük InGaN için 1,64 eV ile en yüksek AlGaN için 3,88 eV arasında değişmektedir. Atomik kuvvet mikroskobu ve alan emisyonlu elektron mikroskobu aracılığıyla yüzey özellikleri incelendiğinde PET alttaşlar üzerine üretimlerin daha pürüzsüz ve simetrik yapıda oldukları tespit edilmiştir. Hall etkisi ölçüm sistemi tarafından BGaN, AlGaN ve Si katkılı GaN ince filmler p-tipi yarıiletken olarak belirlenirken diğer tüm numuneler n-tipi yarıiletken özellik göstermiştir. Aynı deneyin ürünü olan cam ve PET alttaşlar üzerine biriktirilen ince filmler yakın denilemeyecek kadar farklı özdirenç gösterdiği durumda; özdirenci yüksek olan filmin taşıyıcı yoğunluğu ve hareketliliği azalmaktadır. Tam tersi olarak özdirencin azalış gösterdiği durumda ise taşıyıcı yoğunluğu ve hareketliliğinin artış gösterdiği tespit edilmiştir.