Al katkılı GaN malzemesinin taşınım özellikleri
Transport characteristics of Al doped GaN
Yazar: DENİZ CESUR
Danışman: PROF. DR. ZEKİ YARAR
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yarı iletken malzemelerin sınırlandırılmış ve düşük boyutlardaki elektronik özellikleri uzun bir süredir yaygın olarak çalışılmaktadır. Tekli bir heteroeklemden oluşan bir iletim kanalında elektron durumları kuantize olup elektron hareketi iki boyutludur. Serbest taşıyıcılar ve yapılan katkılamalar ara yüzey potansiyelini belirler. Potansiyelin biçimi elektron yoğunluğu tarafından belirlenir. Enerji seviyeleri ise her seviyede tutulabilecek elektron sayısını belirler. Enerji seviyeleri ve her seviyedeki elektron yoğunluğu değerleri kendi içinde uyumlu hesaplanmalıdır. Schrödinger-Poisson denklemleri kendi içinde uyumlu olarak çözülmüştür. Tüm hesaplamalarda kendi içinde uyumlu olan çözümden elde edilen dalga fonksiyonları kullanılmıştır.  Bu çalışmada, kendi içinde uyumlu olarak, ara yüzey potansiyeli içinde oluşan enerji seviyeleri, her seviyedeki elektron yoğunluğu ve dalga fonksiyonlarının malzeme parametrelerine bağlılığı incelenmiştir. Bu iki boyutlu elektron gazı (2BEG) oldukça yüksek bir elektron hızına ve iyi iletkenlik özelliklerine sahiptir. Bu çalışmada göz önüne alınmış saçılma mekanizmaları; akustik ve optik fonon saçılması, dislokasyon saçılması, alaşım düzensizliği saçılması ve ara yüzey saçılmasıdır. İki boyutlu elektron gazının iletkenlik özelliklerini elde edebilmek için Ensemble Monte Carlo metodu kullanılmıştır. Farklı elektrik alanlar için hız-zaman grafikleri incelenmiştir. Çalışılan saçılma mekanizmalarının mobilite üzerine etkileri ayrıntılı olarak hesaplanmıştır. Monte Carlo simülasyon hesabı ile elde edilen mobilite sonuçlarının var olan deneysel sonuçlarla uyum içinde olduğu görülmüştür.

Abstract:
The electronic properties of semiconductor materials with confined and low dimensions have been widely studied. The electron states in a single hetero junction are quantized and have two dimensional electron motion. The free carriers and the doping level of the system can identify the shape of the potential profile. The number of occupied electrons for each level can be maintained by the energy levels. A self consistent method should be used to obtain the energy levels and the electron (carrier) concentration in each energy level. Self consistently solved Poisson-Schrödinger equations are used to find wave functions in all calculations of this study. In this thesis, the energy levels that occur in interface potential, the electron concentration at each level and dependence of the wave functions on the material parameters have been examined. This two dimensional electron gas (2DEG) has good electron velocity and transmission characteristics. The scattering mechanisms considered in this study are; acoustic and optical phonon scattering, dislocation scattering, alloy disorder scattering and interface scattering. Ensemble Monte Carlo calculation was used to obtain the transmission properties of two dimensional electron gas. Velocity-time graphics for different electric fields were examined. The effects of the scattering mechanisms studied on mobility were calculated in detail. The mobility results obtained by Monte Carlo simulation calculation are in agreement with the existing experimental results.