Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Fakültesi, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Esra Efil Kutluoğlu
Danışman: Elif Orhan
Özet:
Bu tez çalışmasında; lazerle desenleme (LP) işleminin hem büyütülen grafen (Gr) nanotabakanın kalitesine hem de grafen-silikon (Gr-Si) Schottky fotodiyotun diyot parametreleri üzerine etkisi araştırılmış, bu sayede kızılötesi (IR) hassas fotodiyot geliştirilmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmasında ilk olarak; p-tipi silikon (Si) alttaşlar doğrusal olmayan Lazer Litografi (Nonlinear Laser Lithography-NLL) tekniği kullanılarak desenlendi. Ardından Radyo Frekans Plazma Destekli Kimyasal Buhar Biriktirme (Radio Frequency-Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition- RF-PECVD) tekniği kullanılarak lazerle desenlendirilmiş p-tipi silikon (LP-Si) alttaşlar üzerine dikey olarak yönlendirilmiş üç boyutlu (3D) Gr nanoyapılar (Vertically Oriented Graphene Nanosheets-VGrN'ler) üretildi. p-Si alttaş üzerinde elde edilen bu VGrN'ler Raman Spektrometresi ile karakterize edildi. 3D Gr yapısının morfolojik özellikleri ise taramalı elektron mikroskobu (Scanning Electron Microscope-SEM) ile karakterize edildi ve Gr-Si hibrit (Metal-Yarıiletken-MS) yapılar üretildi. Lazerle desenlendirilmemiş doğal oksit tabakalı Gr-Si yapı (Gr-I-Si) ile Gr-Lazer Desenli Silikon (Gr-LP-Si) yapının aygıt özellikleri, lazer desenlemenin etkisini belirlemek için karanlık ve aydınlık ortamda 300 K'de karşılaştırıldı. Cheung, Norde ve termiyonik emisyon (TE) metotları kullanılarak aygıtın Schottky bariyer yüksekliği (SBH- ΦB0), seri direnç (Rs), idealite faktörü (n) gibi diyot parametreleri akım-voltaj (I-V) karakteristikleri kullanılarak hesaplandı. Ayrıca, bu tez çalışması kapsamında, iki tabakalı grafen (BLGr) nanotabakalar bakır (Cu) folyo üzerinde Kimyasal Buhar Biriktirme (Chemical Vapor Deposition-CVD) yöntemi ile büyütüldü. CVD ile büyütülmüş BLGr film hakkında destekleyici bilgi elde etmek için Raman analizi gerçekleştirildi. Al2O3/p-Si yapı üzerine ıslak transfer yöntemi ile BLGr nanotabakalar transfer edildi. Bu yapının I-V karakteristikleri 300 K ve karanlık ortamda incelenerek BLGr nanotabakanın diyot parametresi üzerindeki etkisi araştırıldı. Diyotun ileri öngerilim I-V eğrisinin, literatürde "iki paralel diyot" veya "çift üstel" modelleme olarak tanımlanan bir davranış sergilediği görüldü. Özellikle bariyer yüksekliği değerleri birbirleri ile karşılaştırılarak aralarında iyi bir uyum olduğu tespit edildi. Bu analizler kapsamında özellikle lazer desenleme işleminin, 3D Gr nanoyapıların kalitesini artırdığı, SBH'de bir artışa neden olduğunu, ters ön gerilim altında diyotun kaçak akımlarını azalttığı ve nanoküre ve nanogül morfolojisinde yeni yapıların p-Si alttaş üzerinde biçimlendiği görüldü. Bu tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçlar, üretilen 3D VGrN tabanlı diyotların, kısa dalga IR hassas yarıiletken cihaz uygulamalarında kullanılabileceğini, bant aralığının kontrolünün arzu edildiği elektronik endüstrisindeki uygulamalar için ise üretilen BLGr tabanlı diyotun potansiyel bir malzeme olabileceğini göstermiştir.