Hg katkılanmış CdTe yarıiletken bileşiğinde taşınım özelliklerinin Monte Carlo Yöntemiyle belirlenmesi
Determination of transport properties in Hg doped CdTe semiconductor compound by Monte Carlo simulation
Yazar: MUSTAFA AKARSU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖMER ÖZBAŞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2003
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
ÖZET CdTe ve HgxCdı-xTe yarıiletken bileşiklerinde elektron taşınımı, Monte Carlo simulasyonu kullanılarak farklı Hg konsantrasyonları için elektrik alanın fonksiyonu olarak incelendi Simulasyona dahil edilen saçılma mekanizmaları; iyonize safsızlık, kutupsal optik fonon, akustik fonon, vadiler arası saçılmalar ve alaşım saçılmalarıdır. Simulasyon T ve L vadileri için yapıldı. CdTe yarıiletken bileşiğinde L-X-vadilerinin enerji aralığının geniş olması nedeniyle X- vadisindeki saçılmalar dikkate alınmadı. Materyal parametreleri literatürden elde edildi Saçılma hızlarının elektron enerjisi ve Hg konsantrasyonu ile değişimleri belirlendi CdTe yarıiletken bileşiğinde elektron taşımmı 77 K ve 300 K sıcaklıklarında, 2 ns'lik simulasyon süresince incelendi. Elektron sürüklenme hızı, ortalama elektron enerjisi ve ortalama serbest zamanın elektrik alan ile değişimleri belirlendi Simulasyon boyunca gerçekleşen saçılmaların etkinlikleri, toplam saçılma olayları içerisindeki yüzdeleri olarak belirlenerek, elektron sürüklenme hızı ve ortalama elektron enerjisi üzerindeki etkileri incelendi Elektron mobilitesinin örgü sıcaklığı ve elektrik alan ile değişimi incelendi CdTe yarıiletken bileşiği içerisine Hg katkılanmasıyla materyal parametrelerinin değişimi literatürden elde edilen verilerle belirlendi HgxCdı_xTe yarıiletken bileşiğinde elektron sürüklenme hızı, ortalama elektron enerjisi ve ortalama serbest zaman Hg konsantrasyonu ve elektrik alanın fonksiyonu olarak incelendi CdTe yarıiletken bileşiğinde görülen vadiler arası saçılmaların, HgxCdı.xTe yarıiletken bileşiğinde incelemenin yapıldığı elektrik alan bölgesinde aktif olmadıkları görüldü. CdTe yarıiletken bileşiğine Hg katkılanmasıyla ortaya çıkan alaşım saçılması da simulasyona dahil edildi. Elektron mobilitesinin Hg konsantrasyonu, örgü sıcaklığı ve elektrik alan ile değişimleri belirlendi HgxCdı-xTe yarıiletken bileşiğinde Hg konsantrasyonunun artışıyla, elektron sürüklenme htzınm daha düşük elektrik alan değerlerinde daha büyük pik değerlerine ulaştığı ve buna bağlı olarak elektron mobiHtesinin de arttığı görüldü. Simulasyondan elde edilen sonuçlar literatürdeki verilerle kıyaslandı.

Abstract:
SUMMARY Electron transport in CdTe and HgxCdi"xTe semiconductor compounds was examined using Monte Carlo simulation as a function of electric field for different Hg concentrations. Scattering mechanisms included in the simulation are ionized impurity, polar optic phonon, acoustic phonon, intervalley, and alloy scatterings. The simulation was performed for F and L valleys. Due to wide band gap of L-X valleys in CdTe semiconductor compound, scatterings in X valley were neglected. Material parameters were taken from literature. Variations of scattering rates with electron energy and Hg concentration were determined. Electron transport in CdTe semiconductor compound was examined at 77 K and 300 K temperatures during the simulation time of 2 ns. Changes of electron drift velocity, mean electron energy, and mean free time with the electric field were determined. The scattering activities occurred during the simulation were determined as percentages in total scattering events, and effects of these scatterings on the electron drift velocity and mean electron energy were examined. Electron mobility was studied as a function of lattice temperature and electric field. Variations of the material parameters with Hg doping in CdTe semiconductor compound were determined with data obtained from literature. Electron drift velocity, mean electron energy, and mean free time in HgxCdi.xTe semiconductor compound were investigated as a function of Hg concentration and electric field. The intervalley scatterings observed in CdTe semiconductor compound were inactive in HgxCdi-xTe semiconductor compound for the electric field range of interest. Alloy scattering after the Hg doping in CdTe semiconductor compound was also included in the simulation. Dependence of the electron mobility on the Hg concentration, lattice temperature, and electric field in HgxCd|"xTe semiconductor was investigated. With increasing Hg concentration in HgxCdi.xTe, electron drift velocity achieved higher values for lower electric field values, and as a result, an increase in electron mobility was observed. Results obtained from the simulation were compared with data in literature.