TILn Se2 ve TIGaSe2 (Ternary) yarıiletken bileşiklerinin büyütülmesi ve bazı elektrik ve optik özelliklerinin incelenmesi /
Yazar: BAHATTİN ABAY
Danışman: PROF.DR. Y. KEMAL YOĞURTÇU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1994
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Kimyasal bileşim = Chemical composition ; Optik özellikler = Optical properties ; Yarı iletkenler = Semiconductors

Özet:
Bridgman/Stockbarger metodu üe A1^ c\, A2BAc\ > £&&2 ve A2B*cl tipli yaniletkeıı bileşiklerin tek kristallerini büyütmek amacıyla kristal büyütme sistemi dizayn edildi ve A3B3C^ yarıiletken ailesinin üyeleri olan TlrnSe2 ve TlGaSe2 yarıiletken büeşMerinin tek kristalleri büyütüldü. p-TUnSe2 kristeUerinin bir kısmı 300 °C 'de 10 saat süreyle tavlandıktan sonra, tavlanmamış p-TUnSe2 (NTp-TlInSe^ ve tavlanmış p-TUnSe2 (Tp-THnSe^ numunelerinde sıcaklığa bağlı Hail ve iletkenlik ölçümleri yapıldı. NTp-THnSe^ numunelerinde Hail ölçümleri ile elde edilen elektriksel iletkenlik-özdirenç, Hail katsayısı ve taşıyıcı konsantrasyonunun sıcaklığa bağlı değişimlerinin yarıiletkenlerin geleneksel karakteristiğine ters bir değirmi sergilediği gözlendi ve bunun NTp-TlmSej. 'deki 181.5 meV 'luk derin tuzak seviyesinden kaynaklandığı belirlendi. Oda sıcaklığındaki Hail ölçümlerinden Tp- TlInSe2 numuneleri için Hail katsayısı. Hail mobilitesi ve boşluk konsantrasyonu sırasıyla 2.86 m3/C, 28.6 cm2/V.s ve 3.5x1 012 cnr3 olarak hesaplandı. Bu numunelerde düşük sıcaklıklarda numune direncinin aşırı miktarlarda artışı dolayısıyla oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda dedekte edilebilir Hail potansiyeli gözlenemedi. Oda sıcaklığının altındaki sıcaklıklarda mobilite sabit kabul edilerek yapılan iletkenlik ölçümlerinden Tp-TUnSej için 1.16 eV luk yasak enerji aralığı ve 30 meV 'luk iyonlaşma enerjisine sahip bir akseptör seviyesi tesbit edildi. In-Tp-TUnSe2-In metal-yaniletken-metal simetrik yapıları oluşturularak düşük ve orta elektrik alanlarda uzay yükü ile sınırlı akımlar, yüksek elektrik alanlarda ise eşik anahtarlama (threshold switching) ve hafıza anahtarlama (memory switching) olayları sıcaklığa bağh olarak incelendi. Eşik ve hafıza anahtarlama olaylarının izahında elektrotermal yaklaşım teorisi kullanıldı. p-TUnSe2 ve p-TlGaSe2 kristallerinde lineer bölgedeki akun-voltaj karakteristiklerine ışığın etkisi (X=850 nm) araştırılarak, bu dalgaboyunda TlInSe2 'de pozitif, TlGaSe^ 'de ise negatif fotoiletkenlik gözlendi ve bunların izahına çalışıldı. TlGaSe2 kristallerindeki Se kümelenmelerinden oluşan I-R absorpsiyon merkezlerinin haritalanması, geliştirilen teknikle görünür bölgede yapıldı. Bu merkezlerin fotoquench edilmesi için 300-10 °K aralığında farklı deney serileri denendi, ancak bu merkezler kullanılan ışık kaynaklarıyla fotoquench edilemedi.

Abstract:
In order to grow A1^^, A2BAc\ > ^-^cf and A1!? c\ t5rPe semiconductors, a crystal growth system are designed by using Bridgman/Stockbarger method and single crystals of TllnS^ and TlGaSe2 semiconductor compounds, which are the members of A*B3 c| semiconductor family, are grown. After annealing some of the p-TUnSe2 crystals 10 hours at 300 °C, Hall effect and conductivity measurements are made on annealed (Tp-THnSe^ and non-annealed (NTp-THnSe^ samples as function of temperature. Changes of conductivity, carrier concentration and Hall coefficients showed opposite behavior that of conventional semiconductors in NTp-TlInSe^ which is resulting from 1 81.5 meV trap levels. In Tp-TlmSej samples, Hall coefficient, Hall mobility and carrier concentrations are calculated as 2.86m3/C, 28.6 cmtyv\s and 3.5xl012 cm"3 from Hall effect measurements, respectively. It was not possible to measure Hall potential under room temperature because the resistivity increases excessively at low temperatures. The forbidden energy gap 1.16 eV and acceptor level having ionization energy of 30 meV are determined from conductivity measurements as assuming the mobility remains constant by changing the temperature. Space charge limited currents at low and moderate electric fields and threshold and memory switching effects at high electric fields are investigated as function of temperature by making In- Tp-TlInSe^In metal-semiconductor-metal structures. The electrothermal approximation theory is used to explain the threshold and memory switching effects. The effect of light (X=850 nm) on current-voltage characteristics in linear region in p- TlInSe2 and p-TlGaSe2 crystals are investigated. A positive photoconductivity on p- TUnSe2 and negative photoconductivity on p-TlGaSe2 samples are observed and these effects are explained. The mapping of I-R absorption centers which are Se lineage in TlGaSe2 are made by a developed technique in visible region. Series experiments are made to photoquench of these centers at the range of 300-10 °K, however these centers are not photoqencable by used light sources.