Sıcak elektron tabanlı optik sensörler
Hot electron based optical sensors
Yazar: FEYZA SÖNMEZ
Danışman: PROF. DR. ENGİN TIRAŞ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sıcak elektron ışın yayıcı ve lazer yarıiletken heteroeklem (Hot Electron Light Emission and Lasing in Semiconductor Heterostructure, HELLISH) bir aygıt olarak tasarlanan farklı kuantum kuyu genişliğine sahip olan GaAs/Al0.31Ga0.69As yapısının XOR, NOT, OR ve NAND optik mantık kapıları olarak çalışabilme özellikleri araştırıldı. GaAs/AlGaAs heteroeklem yapısı, p-tipi ve n-tipi Al0.31Ga0.69As tabakalarının arasında n-tipi Al0.31Ga0.69As tabaka içine GaAs kuantum kuyusunun yerleştirilmesi şeklinde tasarlandı. GaAs/ Al0.31Ga0.69As tabakaları yarı-yalıtkan GaAs alttaş üzerine, Moleküler Demet Epitaksi (Molecular Beam Epitaxy, MBE) sistemi kullanılarak büyütüldü. p-n ekleminde doğrusal olmayan bir potansiyel dağılımı elde edebilmek için büyütülen aygıtların Top Hat HELLISH (THH) geometrisinde fabrikasyonu yapıldı. Sıcaklığa bağlı fotolüminesans, farklı gerilim değerleri altında dalga boyuna bağlı elektrolüminesans ve akım-voltaj ölçümleri gerçekleştirilerek THH aygıtların ışıma aygıt parametreleri elde edildi. Elektriksel kontak bağlantısı yapılan THH aygıtlara atmalı gerilimler uygulanarak XOR, NOT, OR ve NAND mantık kapılarının çalışma prensibine göre aygıttan ışıma elde edildi. Girişi ışın çıkışı ışın olan optik mantık kapılarının elde edilmesi araştırıldı. Fiber optik kablodan gelen ışının var ("1") ve yok ("0") olması durumunda, XOR, NOT OR ve NAND mantık kapısı çalışma prensibine göre THH aygıttan ışıma elde edildi. Bu THH yapıların girişi ışın çıkışı ışın olan optik mantık kapısı olarak kullanılabileceği gösterildi.

Abstract:
In this study, the ability of a GaAs/ Al0.31Ga0.69As structure with different quantum well widths, designed as Hot Electron Light Emission and Lasing in Semiconductor Heterostructure (HELLISH), is investigated to operate as XOR, NOT, OR, and NAND optical logic gates. The GaAs/ Al0.31Ga0.69As heterojunction structure is designed by placing the GaAs quantum well in the n-side depletion layer between the p-type and n-type Al0.31Ga0.69As layers. GaAs/ Al0.31Ga0.69As epi-layers are grown on semi-insulating GaAs substrates by the Molecular Beam Epitaxy (MBE) system. In order to obtain a nonlinear potential distribution at the p-n junction, the grown devices are fabricated in Top Hat HELLISH (THH) geometry. Temperature-dependent photoluminescence, wavelength-dependent electroluminescence under different voltage values, and current-voltage measurements are performed to obtain the radiation device parameters of THH devices. By applying a pulsed voltage to the contacts of the THH devices, emission was obtained from the device according to the operating principle of XOR, NOT, OR, and NAND logic gates. It is investigated to obtain optical logic gates with input and output light. In the presence ("1") and absence ("0") of the light coming from the fiber optic cable, emission from the THH device is obtained according to the XOR, NOT OR, and NAND logic gate operating principle. It is shown that these THH structures can be used as an optical logic gate whose input light and output light.