Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

DÜŞÜK BOYUTLU YARIİLETKEN SİSTEMLERDE ELEKTRONİK TRANSPORT OLAYLARININ İNCELENMESİ

Bu çalışmada düşük boyutlu yarıiletken sistemlerin bir örneği olan GaAs/Al_xGa_1-xAs kuantum kuyulu kırmızıaltı fotodedektör (QWIP) yapılarında elekronik transport olayları, teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Yapılar GaAs/Al_xGa_1-xAs tabanlı olup, farklı oranlarda Al ihtiva eden, merdiven tipi QWIP olarak adlandırılan, basamaklı bariyerlere sahip n-tipi katkılı kuantum kuyuları içermektedir.

Bu yapılarda elektronik transport olayları, teorik ve deneysel olarak, düşük ve yüksek elektrik ve manyetik alanlar altında çalışılmıştır. Çalışmalarda 3 farklı QWIP yapısı kullanılmıştır. Bunlardan 2 yapı, hem dik, hem de paralel transporta uygun olacak şekilde hazırlanmıştır. Böylece, aynı yapının özellikleri, dik ve paralel uygulanan elektrik alanlar altında karşılaştırılmalı olarak çalışılmıştır. Çalışmalarda, yüksek ve düşük elektrik alanlar altında I-V karakterizasyonu, Hall olayı karakterizasyonu ve magnetorezistans ölçümleri, 4-300 K sıcaklık bölgesinde gerçekleştirilmiştir. Optik karakterizasyona yönelik olarak oda sıcaklığında Fourier transformlu kırmızıaltı spektroskopi (FTIR) ölçümleri yapılmıştır. Yapılar, öncelikle teorik olarak modellenmiş, enerji band diyagramları oluşturulmuştur. Elde edilen deneysel veriler, bu teorik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.
Yapıların kuantum kuyularında bir adet bağlı seviye ve bariyerlerin hemen üzerinde yarıbağlı seviyeler hesaplanmıştır. Dikey örneklerde, aktivasyon enerjilerinin 8-10 µm dalgaboyu aralığına karşılık geldiği; düşük sıcaklıklarda tünellemenin, yüksek sıcaklıklarda termal yardımlı tünellemenin ve termoiyonik emisyonun etkin transport mekanizması olduğu tespit edilmiştir. Paralel örneklerde, teorik hesaplar ve Hall ölçümleri sonucunda paralel iletkenliğin olduğu öngörülmüştür. Düşük sıcaklık ve düşük manyetik alan altında negatif magnetorezistans olayı gözlemlenmiştir. Tüm yapılarda 18-25 μm dalgaboyu aralığında, GaAs'ten kaynaklanan çoklu fonon absorpsiyonunun baskın olduğu tespit edilmiştir.