Yarıiletken malzemelerin bir mikroplazma hücredeki optik ve elektriksel davranışlarının incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ERHAN ONGUN
Danışman: Hatice Hilal Yücel
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Tez çalışmamızda doğru akım (DC) -beslemeli gaz boşalma-yarıiletken mikroplazma (GDSµP) sistemlerinin özellikleri deneysel ve sayısal yöntemler ile ayrıntılı olarak incelendi. Sayısal analiz çalışmaları, sonlu elemanlar yöntemi (FEM) çözücü COMSOL Multifizik simülasyon programının DC plazma platformunda gerçekleştirildi. Analiz edilen GDSµP sistemlerinin yapısal bileşiminde; çinko selenit (ZnSe), alüminyum galyum antimonid (AlGaSb) ve indiyum galyum arsenit fosfit (InGaAsP) bileşik yarıiletken malzemeler katot olarak, elektriksel iletken görünür bant optik geçirgen indiyum kalay oksit (ITO) ince film kaplı silika (SiO2) malzeme ise anot olarak kullanıldı. GDSµP sistemleri mikro ölçekte iki boyutlu düzlemsel topolojide dikdörtgen ve eliptik geometriye sahip beş farklı hücre modelinde tasarlandı. Mikroplazma reaktör hücresinde anot-katot elektrotlar arası boşalma aralığı (d) 50 µm ve 100 µm olmak üzere iki farklı değerde modellendi. Mikroplazma reaktör hücresinde plazma süreci, gaz tipi argon (Ar) ve argon/hidrojen (Ar/H2) ile tanımlandı. Gaz basıncı (P), atmosfer altı seviyede 150 Torr, 200 Torr ve 250 Torr değerlerinde tanımlandı. Hücrenin elektriksel eşdeğer devre modeli, DC besleme şartları altında 1,0 kV, 1,2 kV ve 1,3 kV değerlerinde tanımlandı. Tez çalışmamızda incelenen GDSµP sistemlerinin tanımlanan tüm değişken tasarım parametreleri, analiz edilecek model esas alınarak gerçekleştirilen çok sayıdaki simülasyon çalışmaları neticesinde modele özel olarak belirlendi. GDSµP sistemleri, normal glow DC boşalma modunda çalıştırıldı ve her bir modelin hesaplanan çalışma noktası, Paschen eğrisi üzerinde ve akım-gerilim (I/V) karakteristik grafikleri üzerinde gösterildi. GDSµP sistemlerinin farklı modeller için yapılan simülasyon çalışmaları neticesinde elde edilen; elektron yoğunluğu (ED), elektron akım yoğunluğu (ECD), elektrik potansiyel dağılımı (EPD) ve kapasitif güç depolama (CPD) parametrelerinin uzay-zamansal değişimleri iki boyutlu ve üç boyutlu grafik ortamlarda ayrıntılı olarak analiz edildi. Deneysel ve sayısal analizler neticesinde; grup II-VI ve III-V ikili, üçlü ve dörtlü bileşik yarıiletken malzemelerin basit düzlemsel ya da mikro-desenli düzlemsel elektron emisyon yüzeyli katot elektrot yapılarında argon ya da argon/hidrojen reaktör gaz ortamlarda diğer temel tasarım parametrelerinin uygulanması durumunda; ileri teknoloji endüstriyel, uzay-havacılık ve savunma sanayi uygulamalarına yönelik GDSµP tabanlı kızılötesi (IR) algılama ve görüntü çevirme aygıtlarının modellenmesi için etkili tasarım ve geliştirme araçları olarak kullanılabileceği anlaşılmıştır.