INP katotlu mikroplazma hücresinin he plazma ortamında incelenmesi
The investigation of microplasma cell with INP cathode in he plasma media
Yazar: FUAT KARİP
Danışman: PROF. DR. HATİCE HİLAL KURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada yarıiletken katotlu mikroboşalma düzeneğinin (YKMD) çeşitli parametreler altında akım-voltaj ve ışıma-voltaj karakteristikleri incelenmiştir. Fotodedektör olarak da kullanılabilen bu tür cihazlarda dışarıdan yapılan müdahalelerin verimlilik açısından etkileri araştırılmıştır. Deneyde Fe katkılı InP yarıiletken kullanılmıştır. Farklı boşalma çaplarında (D = 9 mm, D = 12 mm ve D = 18 mm değerlerinde), farklı elektrotlar arası mesafelerde (d = 50 μm, d = 100 μm, d = 240 μm, d = 340 μm, d = 440 μm ve d = 525 μm değerlerinde), farklı aydınlatma şiddetleri altında (K, A1, A3), geniş bir basınç aralığı için (7 Torr-760 Torr), He gaz ortamında çalışılmış ve ölçümler değerlendirilmiştir. Ayrıca D = 12 mm çap değeri altında hava gazı ortamında da çalışılmış ve bu çap değerinde He ve hava gazları kıyaslanmıştır. Hava gazı plazmasında He gazı plazmasına göre gerek Paschen eğrilerindeki kırılma voltajı (VK) ile basınç arasındaki lineer artış, gerekse akım-voltaj karakteristiklerindeki kararsızlıkların fazlalığı, mikroboşalma hücresinde kullanılan gazın önemli bir parametre olduğu gerçeğini gözler önüne sermektedir. He plazması hava plazmasına göre daha kararlı bir boşalma karakteristiği elde etmemizi sağlamaktadır. Ek olarak boşalma çapının ve katot aydınlatma şiddetinin artmasının akımı arttırdığı, elektrotlar arası mesafenin ve basıncın artmasının ise akım değerlerini düşürdüğü sonucuna genellikle ulaşılmaktadır.

Abstract:
In this study, current-voltage and light emission-voltage characteristics of semiconductor cathode microdischarge setup were investigated under various parameters. In such devices, which can also be used as photodetectors, the effects of external interventions in terms of efficiency have been investigated. In the experiment, Fe-doped InP semiconductor was used. The measurements were evaluated at different discharge diameters (D = 9 mm, D = 12 mm and D = 18 mm) and inter-electrode distances (d = 50 μm, d = 100 μm, d = 240 μm, d = 340 μm, d = 440 μm and d = 525 μm), under different lighting intensities (K, A1, A3), for a wide pressure range (7 Torr-760 Torr), in a He gas environment. In addition, air gas environment was also studied under D = 12 mm diameter value and He and air gases were compared at this diameter value. The linear increase between the breakdown-voltage (VB) and pressure in the Paschen curves and the excess of instabilities in the current-voltage characteristics in the air gas plasma compared to the He gas plasma reveal the fact that the gas used in the microdischarge cell is an important parameter. Helium plasma provides a more stable discharge characteristic than air plasma. In addition, it is generally concluded that increasing the discharge diameter and cathode illumination intensity increases the current, while increasing the inter-electrode distance and the pressure decreases the current values.