Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2014
Öğrenci: YUNUS BAŞ
Danışman: MUSTAFAKEMAL ÖZTÜRK
Özet:Bu tezde, InxGa1-xN (x= 0,075; 0,090; 0,100) temelli mavi ışık yayan diyot (LED) yapısı çalışıldı. Öncelikle n-GaN ve p-AlGaN+GaN kontak arasında, c-yönelimli safir alttaş üzerine metal organik kimyasal buhar biriktirme (MOCVD) yöntemi ile InGaN/GaN çoklu kuantum kuyu (MQW) LED yapısı büyütüldü. Örnek büyütme aşamasında tüm örnekler için InGaN tabakanın büyütme sıcaklığı dışındaki basınç ve kaynak akı oranları gibi tüm parametreleri sabit tutuldu. Farklı In oranlarındaki InGaN/GaN ışık yayan diyot örneklerin; yapısal, optiksel, elektriksel ve morfolojik özellikleri, Yüksek Çözünürlüklü X-Işını Kırınımı (HRXRD), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Fourier Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Fotolüminesans (PL) ve Akım-Gerilim Karakteristiği (I-V) teknikleri ile incelendi. Yüksek Çözünürlüklü X-Işını Kırınımı Tekniği kullanılarak yapı kusurlarının araştırılması için ters örgü uzayı haritası çıkarıldı. GaN epitaksiyel yapının özellikleri referans alınarak, InGaN ve AlGaN tabakanın nokta kusurları (örgü rahatlaması, örgü zorlaması, üç yönlü zorlama ve iki yönlü zorlama) ve mozaik yapı kusurları (eğim açısı, yanal ve dikey mozaik kristal boyut, vida ve kenar dislokasyon yoğunluğu) hesaplandı. Yüzey pürüzlülük parametrelerinin, büyütme sıcaklığına bağlı olarak araştırması yapıldı. Tüm yapısal kusurların, büyütme sıcaklığı ile değiştiği ters örgü uzayı haritalaması ile net bir şekilde görüldü. Ayrıca LED yapıların AlGaN tabakasındaki nokta kusurları InGaN tabaka ile kıyaslandı. Her iki tabakanın rahatlama yüzdeleri birbirine göre ters davranış gösterirken, hidrostatik ve iki yönlü zorlama değişimleri her iki tabaka içinde benzer özellikler gösterdi. Sonuç olarak bir tabakadan diğer tabakaya nokta ve çizgi kusurların taşınması nedeniyle aynı tip kusur eğilimleri görüldü. Değişen In oranı değerlerinde elde edilen mozaik yapı kusurları, InGaN aktif tabakası için uygun büyütme sıcaklığını ortaya koydu. 667 oC olan bu büyütme sıcaklığında: AFM analizlerine göre LED yapının, yüksek kristal boyutlu ve pürüzlü, PL ve FTIR sonuçlarına göre yasak band enerji aralığının ve dalgaboyunun maviye kaydığı ve titreşim enerji piki yarı genişliğinin azaldığı, I-V ölçümlerine göre LED'in ışığa karşı tepki verdiği görüldü. Nihai olarak InGaN MQW mavi LED'lerin tüm analiz sonuçlarının birbirlerini desteklediği ve 667 oC'nin LED üretimi için optimum büyütme sıcaklığı olduğu anlaşıldı.