Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Nuriye Kaymak
Danışman: Elif Orhan
Özet:
Bu tez çalıĢmasında, grafenin (Gr) üstün özelliklerini yarıiletken teknolojisiyle birleĢtiren bir aygıt geliĢtirmek üzere, Gr‘in üretimindeki zorlukların aĢılabilmesi, hibrit yapılarla entegrasyonun sağlanması, üretilen Gr esaslı Schottky diyotların elektriksel, yapısal olarak karakterize edilmesi ve gama ıĢınımının grafen esaslı aygıt performansına etkisinin araĢtırılması amaçlanmıĢtır. Bu bağlamda öncelikli olarak iki boyutlu (2D) Gr nanotabakalar, Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) tekniği ile bakır (Cu) folyo üzerinde baĢarılı bir Ģekilde üretildi. Raman ve TEM (Geçirimli Elektron Mikroskobu) analizleri, 2D Gr nanotabakaların elde edildiğini doğruladı. Gr'nin hibrit yapılarla entegre edilmesindeki zorluğun üstesinden gelmek için, Atomik Katman Biriktirme (ALD) tekniği ile p-tipi (silikon) Si alttaĢ üzerine farklı oksit tabakaları (çinko oksit (ZnO) ve alüminyum oksit (Al2O3)) biriktirildi ve ardından Gr nanotabakalar bu hibrit yapılara ıslak transfer tekniği ile aktarıldı. Transfer iĢleminin ardından saçtırma yöntemi kullanılarak omik ve doğrultucu kontaklar oluĢturuldu. Oksit tabakalı Schottky yapıların elektriksel özelliklerini incelemek için frekansa ve sıcaklığa bağlı akım-voltaj (I-V) ve kapasitans/iletkenlik-voltaj (C/G-V) ölçümleri karanlık ortamda gerçekleĢtirildi. Arayüzey durumları (Dit) ve seri direnç (Rs) etkilerini incelemek için de elde edilen C/G-V verileri kullanıldı. Ayrıca, gama ıĢınımının Gr esaslı Gr/Al2O3/p-Si Schottky yapının aygıt performansına etkisini araĢtırmak için aygıt gama ıĢınları ile 30 kGy ve 60 kGy dozlarda ıĢınlandı. IĢınlanmamıĢ ve ıĢınlanmıĢ cihazların idealite faktörü (n), bariyer yüksekliği (ϕb) ve seri direnç (Rs) gibi diyot parametreleri, Termiyonik Emisyon (TE) ve Cheung yöntemleri kullanılarak I- V verilerinden elde edildi ve birbirleriyle karĢılaĢtırıldı. IĢınlama sonrası cihazın ϕb değerinin arttığı ve Rs değerlerinin ıĢınlama dozu ile doğru orantılı ve sıcaklıkla ters orantılı olarak değiĢtiği görüldü. Tezde elde edilen sonuçlara göre, Schottky bağlantılarında Ģeffaf bir metal kontak olarak Gr‘nin kullanılmasının Gr/metal elektrot arayüzeyinde bir dipol tabakası Ģeklinde bir elektrostatik bariyer oluĢturduğu ve yük transferiyle sonuçlandığı görüldü. Gr/Si arayüzeyinde yüksek dielektrik katsayılı bir oksit tabakasının olmasının sadece arayüzeyindeki rekombinasyonu azaltmakla kalmayıp, arayüzde kalın doğal oksit oluĢumunu sınırladığı, daha yüksek bir Schottky bariyeri oluĢturduğu görülmüĢtür. Bu tez çalıĢmasında kapsamında elde edilen sonuçlar, üretilen aygıtların yakın kızılötesi (NIR) aktif 2D Gr temelli yarıiletken cihaz uygulamalarında kullanılabileceğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler : Grafen, CVD, ALD, Schottky diyot, hibrit yapıla