Search

He-Cd LASER KAYNA?I KULLANARAK II-VI BİLEŞENLERİNDEN BULK VE KOLLOİD HALDEKİ BAZI YARIİLETKEN MALZEMELERİN FARKLI SICAKLIKLARDAKİ FOTOLÜMİNESANS YAYINIMLARININ İNCELENMESİ ÖZET Anahtar Kelimeler: Yarıiletken Kristaller, Kolloidal Yarıiletkenler, Fotolüminesans II. ve VI. grup elementlerinden elde edilen II-VI yarıiletken bileşikler hakkında günümüzde önemli çalışmalar bulunmaktadır. Optik ve elektriksel özellikleri açısından elektronik endüstrisinde özellikle fotoelektrik, fotovoltaik ve optoelektronikle ilgili alanlarda geniş ölçüde kullanılan bu bileşenler, nükleer mühendislik uygulamalarında da IV. grup yarıiletken malzemelerden germanyuma karşı üstünlük kazanmaktadır. Element halindeki yarıiletken malzemelere karşı daha ucuz ve daha kolay metodlarla elde edilebilen II-VI bileşenlerinin optik özelliklerinin araştırılması, laser ve bilgisayar teknolojisinin bu alanda kullanılmasıyla daha fazla hız kazanmıştır. Bulk ve kuantum boyutlu kolloidal durumdaki II-VI bileşenlerinden oluşan yarıiletken malzemeler son yıllarda katıhal elektroniğinin en önemli araştırma konularından birisi olmuştur. Bu çalışmada, bulk haldeki CdS, ZnS:Li, ZnS:Ga, ZnS:Cu, ZnS:Al-Cu yarıiletken numuneler, buhar fazı kristal büyüme tekniği ve kolloidal CdS çözeltisi Su/AOT/Heptan yöntemiyle üretilmiştir. Bu yarıiletken malzemelerin fotolüminesans yayınımlarını belirlemek amacıyla düşük sıcaklık kristatı, faz detektörü, optik kesici, optik filitre, bilgisayar kontrollü ve kırınım ağı tabanlı spektroskopi, fotoçoğaltıcı tüp ve He-Cd laser kaynağı kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda; bulk haldeki yarıiletken malzemelerin sıcaklığa bağlı fotolüminesans yayınımları elde edilmiş ve yayınım spektrumlan incelenmiştir. Deney sonucunda sıcaklık değişiminin yarıiletken malzemelerin lüminesans yaynım şiddetinde önemli değişmelere neden olduğu gözlenmiştir. Ayrıca kolloidal CdS çözeltisinin sıvı helyum sıcaklığından oda sıcaklığına kadar farklı sıcaklıklardaki fotolüminesans yayınımları elde edilerek, çözeltinin lüminesans band şiddetlerinde sıcaklığa bağlı önemli değişmeler olduğu görülmüştür. XII AN INVESTIGATION OF PHOTOLUMINESCENCE EMISSIONS AT DIFFERENT TEMPERATURES OF SOME BULK AND COLLOIDAL SEMICONDUCTORS FROM II-VI COMPOUNDS USING A He-Cd LASER SOURCE SUMMARY Keywords: Semiconductor crystallites, colloidal semiconductors, photoluminescence. There have been recent studies of II-VI semiconductor compounds which are produced by II. and VI. group elements. These compounds are being widely used in electronic industry today especially in photoelectric, photovoltaic and optoelectronic areas because of their optical and electrical properties and also in nuclear engineering they are becoming more preferable than germanium from group IV elements. II-VI compounds are cheaper and can be obtained by easier methods than by elemental semiconductors and the study of them have gained more prominence and speed with the introduction of laser and computer technologies into this field. Bulk and quantum-sized semiconductor materials which are made of of II-VI compounds have become one of the most important research subjects in solid state electronics. In this study, bulk semiconductor samples of CdS, ZnSe.Li, ZnS:Li, ZnS:Ga, ZnS:Cu, ZnS:Al-Cu and colloidal CdS solution have been obtained with the use of describe photoluminescence emission of these semiconductor samples, low temperature crystat, phase sensitive detectors, chopper, filter and computer-controlled and grating-based spectrometer, photomultiplier tube and He-Cd laser source have been utilized. At the end of the experiments it was observed that temperaure variations caused considerable changes in the intensity of luminescence emissions of semiconductor materials. Besides, photoluminescence emissions of colloidal CdS solution at different temperatures from liquid helium temperature to room temperature were obtained and significant changes of band intensities of photoluminescence emissions of the solution with respect to temperature were observed. XM 140

YÖK Tez ID: 127390 ÖZET DOĞAL OKSİTLİ YARIİLETKENLERDEN YAPILAN SCHOTTKY DİYOTLARIN FARKLI METOTLARLA İNCELENMESİ VE KARAKTERİSTİK PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ ÇETİNKARA, H. Ali Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı, Doktora Tezi Danışman : Prof. Dr. D. Mehmet ZENGİN Ortak Danışman: Yrd. Doç.Dr. Şerafettin EREL Aralık 2002, 115 sayfa Bu tezde, laboratuvar ortamında havaya maruz bırakılan p-tipi silisyumdan yapılan Pb/p-Si/Al, metal (doğrultucu)/p-tipi yarıiletken/metal (omik), Schottky diyotlarının havaya maruz bırakılma süresinin ve yaşlanmasının etkileri l-V ve C-V ölçümleri kullanılarak araştırıldı. Bunun için, [100] doğrultusuna sahip, B (Boron) katkılanmış d0=300 um kalınlığında p=2-5 Q-cm özdirençli, önceden parlatılmış p-tipi Si (Silisyum) kristali kullanıldı. Kristalin bir yüzünü tümüyle omik kontak yapabilmek için, Al (% 99.99 saflıkta) metali 10"6 torr basınç altında buharlaştırıldı. Çalışmanın amacınauygun olarak kristal sekiz parçaya bölündü. Buradan belli periyotlarla (hemen (PbD1), bir gün (PbD2), beş gün (PbD3), 10 gün (PbD4), 15 gün (PbD5), 30 gün (PbD6), 45 gün (PbD7) ve 60 gün (PbD8) sonra) doğrultucu kontak yapabilmek için, 10"6 torr basınçta Pb (% 99.99 saflıkta) metali buharlaştırıldı. Böylece sekiz farklı Schottky engel diyodu elde edildi. Havaya maruz kalmanın ve yaşlanmanın etkisini inceleyebilmek için, Al/p- Si/Pb Schottky diyotlarının, oda sıcaklığında (T=300 K), belli periyotlarda (Hemen, 15 Gün, 30 Gün, 45 Gün ve 60 Gün Sonra) l-V ve 1 MHz' deki C-V ölçümleri alındı ve karakteristikleri çizildi, n idealite faktörleri ve Ob engel yükseklikleri sırasıyla yarılog-doğru besleme l-V grafiklerinin lineer kısımlarının eğimlerinden ve y-eksenini kesen noktalarından bulundu. Buna ek olarak, seri direnç değerleri, idealite faktörleri ve etkin engel yükseklikleri doğru besleme l-V karakteristiklerinden elde edilen Cheung fonksiyonları kullanılarak hesaplandı. C"2-V ölçümlerinden Vd difüzyon potansiyeli, Ob engel yüksekliği ve NA alıcı yoğunlukları elde edildi. Bu sonuçlar ve l-V ölçümleri kullanılarak Nss ara yüzey durum yoğunlukları hesaplandı. Havaya maruz kalma zamanının ve yaşlanmanın etkileri l-V ve C-V ölçümlerinden belirlendi. Bu değerler literatürle iyi bir uyum içindedir. Anahtar Kelimeler : Schottky Diyot, Ara Yüzey, Durum Yoğunluğu, İdealite Faktörü, Engel Yüksekliği, Seri Direnç. ABSTRACT INVESTIGATION OF SCHOTTKY DIODES MADE OF NATIVE OXIDED SEMICONDUCTORS BY VARIOUS METHODS AND IDENTIFICATION OF CHARACTERISTIC PARAMETERS ÇETİNKARA, H. Ali Kırıkkale University Graduate School Of Natural and Applied Sciences Department of Physics, Ph. D. Thesis Supervisor : Prof. Dr. D. Mehmet ZENGİN Co-Supervisor : Asst. Prof. Dr. Şerafettin EREL December 2002, 115 pages In this thesis, the effects of exposure-time to the room air and aging of Pb/p-Si/AI, metal (rectifying) /p-type semiconductor/metal (ohmic), Schottky diodes made of p-type silicon have been investigated using the measurements obtained from l-V and C-V graphs by exposing them to the room air in the laboratory medium. The previously polished p-type Si wafer used for the Pb/p-Si Schottky diodes was about 300 (.im thickness B-doped layer with 2-5 Q-cm resistivity in the direction of [100]. In order to deposit ohmic contact through a face of crystal, Al (%99.99) metal was evaporated under the 10"6 torr pressure. Crystal was divided into in -&\eight pieces for the purpose of study. To deposit rectifying contact for the ordered periods (immediately (PbD1), one day (PbD2), five days (PbD3), 10 days (PbD4), 15 days (PbD5), 30 days (PbD6), 45 days (PbD7) and 60 days (PbD8) after), Pb (%99.99) metal was evaporated under the 10"6 torr pressure. Thus, we obtained eight different Schottky barrier diodes. In order to investigate the effects of exposure-time to the room air and aging at the room temperature (T=300 K ), for the ordered periods (immediately, 15 days, 30 days, 45 days and 60 days after) l-V measurements have been done and its characteristics have been plotted, n ideality factors and ®b barrier height values have been obtained from the slopes of linear parts of the characteristics of semilog-forward bias l-V plots and linear parts intercepting the y-axis, respectively. Besides, serial resistance, ideality factors and effective barrier heights were calculated using Cheung functions obtained from forward bias l-V characteristics. Vd diffusion voltage, Ob barrier height and Na acceptor density have been obtained from C"2-V measurements. Nss, density of interface states calculated from these results and l-V measurements. The effects of exposure-time to air and aging have been determined from l-V and C-V measurement. These values are in good agreement with those of literature. Key Words: Schottky Diodes, Interface, State Density, Ideality Factor, Barrier Height, Series Resistance, IV

YÖK Tez ID: 127387 ÖZET CdS ve ZnS YARIİLETKEN BİLEŞİKLERİN BAZI OPTOELEKTRONİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ GÖÇER, Erdoğan Kırıkkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi Danışman: Yrd. Doç. Dr. Şerafettin EREL Şubat 2002, 90 sayfa Bu tezde, saf ve in katkılı CdS bileşiği Spray Pyrolysis tekniği kullanılarak ince film haline getirilmiştir. %0.10, %0.15 ve %0.50 oranlarında in katılarak farklı oranlardaki katkı malzemesinin fotodedektörün çalışmasını ne şekilde etkilediği incelenmiştir. Bu amaçla düşük sıcaklıklarda ve vakum ortamında çalışabilecek bir sıvı azot kryostatı yapılmıştır. Deneyde, fotodedektörler farklı şiddetlerde ışık akısı ve lazer fotonlarıyla uyarılarak bu dedektörlerin tepkileri incelenmiştir. Ayrıca bu çalışmada ZnS yarıiletken malzemelerin de bazı optoelektronik özellikleri incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: CdS, ZnS, Yarıiletken İncefilmler, He-Ne Laser ABSTRACT A STUDY OF SOME OPTOELECTRONIC PROPERTIES OF CdS and ZnS SEMICONDUCTOR COMPOUNDS GÖÇER Erdoğan Kırıkkale University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Physics, M. Sc. Thesis Supervisor: Asst. Prof. Dr. Şerafettin EREL February 2002, 99 pages In this thesis, pure and In doped CdS compounds have been obtained in the form of thin film by technique of Spray Pyroîysis. Doping In to the most material in various ratios which are 0.10%, 0.15% and 0.50%, the effect of doping ratio to the behaviours of the photodedectors have been studied. For this purpose, a low temperature crystat has been designed and pfoduced. In this work, omic values of the photodedectors, dependent on incident light flux, have been obtained by excitation of photodedectors using incoherent light flux in various intensities and He-Ne laser. Moreover, some optoelectronic properties of ZnS semiconductor materials in this work have also been studied. Key Words: CdS, ZnS, Semiconductor Thinfilms, He-Ne Laser 11