p-i-n eklem optoelektronik aygıtlarda negatif kapasitans olgusu
Negative capacitance phenomena on p-i-n junction optoelectronic devices
Yazar: AYDIN MASOUMİ
Danışman: DOÇ. DR. FAHRETTİN SARCAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fotodedektörler = Photodetectors ; Işık yayan diyot = Light emitting diode ; LED ışığı = LED lights ; Optoelektronik = Optoelectronic

Özet:
Bu tez çalışmasında 9 kuantum kuyulu ve 20 kuantum kuyulu p-n eklem optoelektronik aygıtların kapasitans-voltaj ölçümleri incelenmiş ve negatif kapasitans olgusu araştırılmıştır. Bu aygıtlarda oluşan kapasitans türleri ve bunların nedenleriyle ilgili detaylı bilgi verilmiştir. Optoelektronik aygıtlar ışık yayan aygıtlar ve dedektörler olarak ikiye ayrılarak yapıları ve özellikleriyle ilgili bilgi verilmiştir. Işık yayan aygıtlarda ideal kapasitans ve daha sonra negatif kapasitans anlatılmıştır ve negatif kapasitansa neden olan olaylarla ilgili bilgi verilmiştir. Fotodedektörlerde ideal kapasitans ve negatif kapasitans anlatılmıştır ve negatif kapasitansa neden olan olaylarla ilgili bilgi verilmiştir. Aygıtların yapısı ve karakterizasyon süreçleriyle ilgili özet olarak bilgi verilmiştir. Akım-voltaj, fotoışıma ve elektro-ışıma ölçümleri gibi aygıtların karakterizasyonunda kullanılan metotlarla ilgili bilgi verilmiştir. p-n eklem aygıtların empedans spektroskopisi denklemler vasıtasıyla detaylı bir şekilde anlatılmıştır. 9 ve 20 KK, (kuantum kuyulu) aygıtlarda oda sıcaklığında ve farklı frekanslarda kapasitans-voltaj ölçümleri alınmıştır ve gözlemlenen negatif kapasitans olgusunun nedenleri araştırılmıştır. 9 ve 20 KK aygıtlarda fotoışıma ve elektro-ışıma spektrumları alınmış olup bu sonuçlardan aygıtların ileri beslemede LED karakteristiği sergilediği kanıtlanmıştır. 9 ve 20 KK örneklerin sıcaklığa bağlı kapasitans-voltaj ölçümleri alınmış ve sıcaklığın negatif kapasitanstaki etkisi araştırılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the capacitive behaviors of p-n junction optoelectronic devices with 9 quantum wells and 20 quantum wells were investigated and the phenomenon of negative capacitance was discussed. Information about the physics of p-n junction semiconductors devices is given and, detailed information is provided about the types of capacitances that occur in these devices with the physics behind them. Optoelectronic devices are separated into the categories which are light emitting devices and detectors and, information related to their structure and properties is given. Ideal capacitance and negative capacitance in photodetectors are explained and information is given about the events that cause negative capacitance. Information is given about the methods used in the characterization of devices such as current-voltage, photoluminescence and electro-luminescence measurements. Impedance spectroscopy of p-n junction devices is explained in detail by the means of equations. Capacitance-voltage measurements were carried out at room temperature and at different frequencies on devices with 9 and 20 quantum wells, and the reasons for the observed negative capacitance phenomenon are explained. Photoluminescence and electro-luminescence spectra were taken from 9 and 20 quantum well devices and it was proved from these results that the devices exhibit LED characteristics under forward bias