Morötesi̇ bölgede işik yayan di̇yot yapilarinin (UV-LED) büyütülmesi̇ ve karakteri̇zasyonu
Growth and characterization of ultraviolet light emitting diode (UV-LED)
Yazar: BARIŞ BULUT
Danışman: PROF. DR. SEZAİ ELAGÖZ
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Buhar biriktirme = Vapour deposition ; Işık yayan diyot = Light emitting diode ; Kristalografi = Crystallography ; Kürleme = Curing

Özet:
Morötesi bölgede ışık yayan diyotlar, su arıtma, biyolojik analiz, algılama, yüksek optik depolama, beyaz ışık aydınlatma, UV kürleme/kaplama, sterilizasyon gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Morötesi bölgede çalışan yarıiletken tabanlı LED'lerin emisyonları UVA (400–320 nm), UVB (320–280 nm) ve UVC (280–210 nm) spektral aralığında çeşitli kullanım amaçlarına göre ayarlanabilir. Morötesi bölgede ışık yayan diyot (UV-LED) yapısı, temel olarak ışığın çıktığı aktif bölgeyi oluşturan çoklu kuantum kuyu (MQW), bu bölgeye elektron ve deşik enjeksiyonunu sağlayan n-tipi ve p-tipi yarıiletken malzemelerinin epitaksiyel olarak büyütülmesiyle oluşur. Ayrıca, III-Nitrür malzemelerinin külçe yapıda elde edilememesinden dolayı büyütme farklı bir elementel/moleküler alttaş üzerine AlN, GaN veya AlxGa1-xN tampon tabaklar büyütülerek gerçekleştirilir.
Bu tezde, MOCVD (Metal Organik Kimyasal Buhar Biriktirme) sistemi ile c-düzlemine sahip Al2O3 alttaş üzerine büyütülen UV-LED yapısını oluşturan her bir tabakanın büyütme sorunları ve bu sorunların çözümleri araştırılmıştır. Safir alttaş üzerine büyütülen UV-LED tabakalarının arasında tampon görevi gören kalın AlGaN tabakasının çatlaksız ve yüksek kristal kalitede büyütülmesi için sunulan çözüm önerileri, bu tezin özgünlüğünü ortaya çıkarmıştır.

Abstract:
Light emitting diodes, operating in the ultraviolet region, are used in many fields such as water treatment, biological analysis, sensing, high optical storage, white light illumination, UV curing/coating, sterilization. Emission of LEDs which is operating in the ultraviolet region can be adjusted for various purposes in the UVA (400–320 nm), UVB (320–280 nm) and UVC (280–210 nm) spectral ranges. The light-emitting diode (UV-LED) structure in the ultraviolet region is obtained by epitaxial growth of semiconductor materials. The UV-LED structure consists of multiple quantum wells that form the active region from which the light comes out, n-type and p-type semiconductor materials that provide electron and hole injection. In addition to, Due to the fact that III-Nitride materials cannot be grown homomorphically, growth is achieved by growing AlN, GaN or AlxGa1-xN buffer layers on a different elemental/molecular substrate.
In this thesis, the growth problems of each region forming the UV-LED structure grown on a c-plane Al2O3 substrate with the MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) system and the solutions to these problems were investigated. The solutions presented for the crack-free and high crystal quality growth of the thick AlGaN layer, which acts as a buffer between the UV-LED layers grown on the sapphire substrate, revealed the originality of this thesis.