Kuantum sınırlı safsızlık atomlarının kullanıldığı THz dedektör yapıların MBE yöntemiyle büyütülmesi ve karakterizasyonu
MBE growth and characterization of THz detector structures using quantum confined impurity atoms
Yazar: GÜVEN KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR SERİNCAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Dedektörler = Detectors ; Yarı iletkenler = Semiconductors

Özet:
Elektromanyetik tayfın Terahertz (THz) frekans bölgesinde çalışan algılayıcı sistemler çok geniş kullanım alanlarına sahiptir. Ancak sahip olduğu büyük potansiyele rağmen bu bölgede çalışan algılama sistemleri yeterli olgunluğa erişememiştir. Bu eksikliği gidermek için var olan sistemlere alternatif bir yaklaşımla kuantum kuyu içine yerleştirilen bir boyutta sınırlandırılmış safsızlık atomlarının hidrojenik enerji seviyeleri (1s, 2p±) kullanılarak kompakt THz algılayıcılar üretmek mümkündür.
Bu çalışma, kuantum sınırlı safsızlık atomlarının dipol izinli geçişlerini (1s→2p±) esas alan THz algılama sistemlerinin MBE sisteminde büyütülmelerini ve yapılan optoelektronik karakterizasyonlarını kapsamaktadır. Öncelikle çoklu kuantum kuyu ve çift engel tınlaşım tünelleme yapılar üzerinden delta katkılama çalışmaları yapılmıştır. Çoklu kuantum kuyu örnekler için fotolüminesans (PL) ölçümleri ile ve çift engel tınlaşım tünelleme örnekleri için karanlık akım ve voltaj bağımlı PL ölçümleri ile karakterizasyonlar yapılmıştır. Delta katkılama için belirlenen parametreler kullanılarak çoklu kuantum kuyular üretilmiş ve uzak kızılötesi (FIR) bölgede soğurma ölçümleri yapılmıştır. Bu ölçümlerde p-tipi delta katkılanan örnekler için 1s→2p± geçişleri soğurma spektrumunda gözlemlenmiştir. Yanal aygıt tasarımına sahip aygıtlar için karanlık akım, fotoakım ve fototepki karakterizasyonları yapılmıştır ancak net bir tepki gözlemlenememiştir.

Abstract:
Detectors/emitters working at THz frequency region of the electromagnetic spectrum have very broad area of use. However, despite their great potential, detection systems operating in this region have not reached the sufficient maturity. To make up for this deficiency, THz detectors using the hydrogenic energy levels of the confined impurity atoms (1s, 2p±) located in a quantum well can be produced as an alternative approach to the existing systems. 
This thesis contains production and characterization of THz detecting systems based on dipole allowed transitions between the energy states (1s→2p) of the quantum confined impurity atoms. At first, the delta doping studies were done by using double barrier resonant tunneling and multiple quantum well structures. Photoluminescence (PL) measurements for multiple quantum well samples and dark current and voltage dependent photoluminescence measurements for double barrier resonant tunneling samples were conducted. Multiple quantum well structures were grown with previously determined parameters for the delta doping, and the absorption measurements in the far-infrared (FIR) region were performed. In these measurements, 1s→2p± transitions were observed in absorbance spectrum of p-type delta doped samples. Dark current, photocurrent and photo response characterizations have also been made for devices with lateral device design; however, no clear response was observed in the optical measurements.