Farklı alaşım oranlarında alıngan dörtlü yapıların transport özellikleri
Transport properties of di̇fferent alloy compositon of quternary alingan structures
Yazar: ASLI BARAN
Danışman: PROF. DR. ALİ TEKE
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Katıhal fiziği = Solid state physics

Özet:
Bu tez çalışmasında, Metal Organik Kimyasal Buhar Biriktirmesi (MOCVD) yöntemiyle safir (Al2O3) alttaş üzerine iki farklı alaşım oranına sahip (A ve B kodlu) AlxInyGa1-x-yN/GaN heteroyapıların transport özellikleri incelendi. Sıcaklığa bağlı Hall etkisi ölçümü için örneklerin Van der Pauw geometrisinde fabrikasyonu yapıldı. Hall etkisi ölçümleri 12-350 K aralığında ölçüldü. Kısaca SPCEM olarak adlandırılan ayrıştırma yöntemi ile iki ve üç boyutlu iletm kanalları ayrıştırılarak sıcaklığa bağlı Hall mobiliteleri ve taşıyıcı yoğunlukları elde edildi. SPCEM ile ayrıştırılan İki Boyutlu Elektron Gazına (2BEG) ve külçe iletim kanalındaki taşıyıcılara ait Hall mobilitelerini sınırlayan saçılma mekanizmalarını incelemek için akustik fonon, optik fonon, alaşım, dislokasyon (iki ve üç boyutta) iyonize safsızlık (üç boyutta) ve ara yüzey pürüzlülüğü (IFR) gibi temel saçılmalar göz önüne alınarak deneysel sonuçlar yorumlandı.  Bu yorumları desteklemek için incelenen örneklerin enrji bant profilleri, bağlı enerji seviyeleri ve dalga fonksiyonları ile birlikte taşıyıcı yoğunlukları 1-boyutta Self-uyumlu Schrödinger denklemlerinin çözümlerini yapan Nextnano paket program ile simüle edilerek elde edildi.  Örneklerin mobilite değerleri oldukça küçük (A örneği için 232 ve B örneği için 216 cm2/V.s) olduğu gözlendi. Her iki örnekte de mobiliteyi sınırlayan ana saçılma mekanizmasının IFR olduğu tespit edildi. A örneğinin mobilitesinin sıcaklık bağımlığı ağırlıklı olarak 2B transport davranışı gösteriken, B örneğinde özellikle düşük sıcaklıklarda bulk iletiminin toplam iletime katkısının olduğu görüldü.

Abstract:
In this thesis, transport properties of different alloy composition
AlxInyGa1-x-yN/GaN two heterostructures (A and B codes) grown on sapphire
(Al2O3) by Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) were
investigated. Samples were fabricated in Van der Pauw geometry for temperature
dependent Hall effect measurements. Hall effect measurements were taken between 12-350 K. Simple Parallel Conduction Extraction Method (SPCEM) was
used to extract the temperature dependent mobilities and carrier densities of two
dimensional (2D) and bulk (3D) channels. By using SPCEM results,
experimental results were interpreted by considering basic scattering mechanisms
acoustic phonons, optical phonons, alloy disorder, dislocation (for bulk), ionized
impurity (for bulk) and interface roughness (IFR) scatterings that limits Hall
mobility. In order to support these interpretations for investigated samples, the
energy band profiles, coupled energy levels, wavefunctions and carrier densities
were calculated by using Nextnano package program which solves 1 dimension
nonlinear-consistent Schrödinger-Poisson equation. The mobility values of the
samples were observed to be quite small (232 cm2/V.s for sample A and 216
cm2/V.s for sample B). In both samples, it was determined that the main scattering
mechanism that limits mobility was the IFR. It was obserded that, temperature
dependent of mobility of sample A was dominantly 2D transport behavior, while
in sample B it was the total transport contribution of bulk transport, especially at low temperatures.