AlGaN/GaN heteroeklemlerde sıcak elektron güç kaybı mekanizmaları
Hot electron power loss mechanisms in AlGaN/GaN heterojunctions
Yazar: ÖZLEM ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. ENGİN TIRAŞ
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Güç kaybı = Power loss

Özet:
Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) tekniğiyle büyütülmüş AlGaN/GaN heteroeklemlerde klasik Hall olayı ölçümleri sabit manyetik alan altında 1,8 - 275 K aralığında sıcaklığın fonksiyonu olarak yapıldı. Elde edilen deneysel verilerden boyuna optik (LO) fonon enerjisini hesaplandı.Sıcaklığın fonksiyonu olarak ölçülen Hall mobiliteleri literatürde verilen kuramsal saçılma mekanizmalarının sonuçlarıyla karşılaştırıldı. Kuramsal mobilite hesaplamalarında polar optik fonon saçılması, iyonize safsızlık saçılması, arka-plan (background) safsızlık saçılması, arayüzey pürüzlülüğü saçılması, piezoelektrik saçılma, akustik fonon saçılması, dislokasyon ve alaşım düzensizliği saçılması hesaba katıldı. Elde edilen verilerden düşük sıcaklıklarda alaşım düzensizliği saçılmasının, yüksek sıcaklıkta ise polar optik fonon saçılmasının başat saçılma mekanizması olduğu sonucuna varıldı.AlGaN/GaN heteroeklemdeki iki boyutlu (2D) elektronların transport özellikleri ve güç kaybı mekanizmaları Shubnikov-de Haas (SdH) osilasyonları ölçümleriyle incelendi. SdH osilasyonlarını elde etmek için ölçülen magnetorezistans Rxx(B) verilerinin ikinci türevi alındı. SdH osilasyonları periyodundan 2D elektron yoğunluğu ve Fermi enerjisi (EF?E1) belirlendi. SdH osilasyonları genliğinin sıcaklık ve manyetik alanla değişiminden 2D elektronların düzlem-içi etkin kütlesi (m*) ve kuantum ömrü (?q) elde edildi.

Abstract:
Hall effect measurements on AlGaN/GaN heterojunctions grown by a metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) technique have been carried out as a function of temperature in the range between 1.8 and 275 K at a fixed magnetic field. The experimental data have been used to calculate the longitudinal optical (LO) phonon energy.The experimental data for the temperature dependence of Hall mobility were compared with the theoretical formula for scattering mechanisms taken from the literature. In the numerical calculations, polar optical phonon scattering, ionized impurity scattering, background impurity scattering, interface roughness scattering, piezoelectric scattering, acoustic phonon scattering, dislocation and alloy disorder scattering were taken into account. It is concluded that alloy disorder scattering is the dominant scattering mechanism at low temperatures and polar optical phonon scattering is dominant at high temperatures.Shubnikov?de Haas (SdH) oscillations have been used to investigate the electronic transport properties and power loss mechanisms of two-dimensional (2D) electrons in AlGaN/GaN heterojunctions. The SdH oscillations were obtained from the measured magnetoresistance Rxx(B) by taking the second derivative of the raw experimental data. The 2D carrier density and the Fermi energy with respect to subband energy (EF?E1) have been determined from the period of the SdH oscillations. The in-plane effective mass (m*) and the quantum lifetime (?q) of 2D electrons have been obtained from the temperature and magnetic field dependences of the SdH oscillation amplitude, respectively.