İki boyutlu InGaAs/GaAs yapısında elektronik enerjilere ve safsızlık bağlanma enerjisine, basınç, sıcaklık ve yapı parametrelerinin etkisi
Effect of pressure, temperature and structure parameters on electronic energies and impurity binding energy in two-dimensional InGaAs/GaAs structure
Yazar: YAĞMUR SOLAK
Danışman: PROF. DR. PINAR BAŞER
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Parçacık hareketinin çeşitli boyutlarda kuşatılması ile elde edilen düşük boyutlu sistemler teorik ve deneysel araştırmacıların oldukça ilgisini çekmiştir. Taşıyıcı hareketinin tek boyutla kuşatılmış ve iki boyutta serbest olduğu, yarı iletken malzemeler kuantum kuyuları olarak bilinir. Bu yapılar ayarlanabilir bant aralığı, katkılama ve ayarlanabilir sıcaklık ve iletkenlik gibi özelliklerinden dolayı pek çok optoelektronik cihaz oldukça dikkat çeken yapılardır. Örneğin, THz fotodedektörler, infrared fotodedektörler, lazerler, heteroeklem bipolar transistörler gibi pek çok uygulama alanına sahiptirler. Kristal büyütme teknikleri ile üretilen III-V yarı iletkenlerinden InxGa1−xAs/GaAs kuantum kuyuları optoelektronik ve mikroelektronik uygulamalardaki özellikler bakımından oldukça dikkat çekicidir. Bu alaşımlar yüksek güçlü elektronik ve optoelektronik cihazların geliştirilmesinde önemli bir role sahiptir. Bu yarı iletkendeki parçacıklar çok yüksek hızlarda hareket eder ve taşıyıcıların femtosaniyelik ömrü onları cihaz tasarımları için oldukça tercih edilir. InGaAs'ın bant aralığı 0.36'dan 1.42 eV'ye (x= 0 ile 1 arasında ) kadar geniş bir aralığı kapsar. Bu nedenle fiber optik ve dedektör yapımı için bu malzeme grubu avantajlıdır. Hidrostatik basınç ve sıcaklık gibi yapıya uygulanan harici etkenler malzemenin optik ve elektronik özelliklerini ayarlamak ve incelemek için önemli bir termodinamik değişkendir. Bu motivasyonlabu tez kapsamında hidrostatik basınç ve sıcaklık etkisinin InxGa1−xAs/GaAs kare kuyu potansiyelindeki elektronların taban durum elektronik enerji düzeylerine ve safsızlık bağlanma enerjisine etkisi etkin kütle yaklaşımı altında hesaplandı.

Abstract:
Low-dimensional systems obtained by confinement particle motion in various dimensions have attracted much attention from theoretical and experimental researchers. Semiconductor materials in which carrier movement is confined in one dimension and free in two dimensions are known as quantum wells. These structures attract attention in many optoelectronic devices due to their features such as adjustable band gap, doping, adjustable temperature and conductivity. For example, they have many application areas such as THz photodetectors, infrared photodetectors, lasers, heterojunction bipolar transistors. InxGa1−xAs/GaAs quantum wells, one of the III-V semiconductors produced by crystal growth techniques, are quite remarkable in terms of their properties in optoelectronic and microelectronic applications. These alloys have an important role in the development of high-power electronic and optoelectronic devices. Particles in this semiconductor move at very high speeds, and the femtosecond lifetime of the carriers makes them highly desirable for device designs. The band gap of InGaAs has a wide range from 0.36 to 1.42 eV (x = 0 to 1). Therefore, this material group is advantageous for fiber optic and detector construction. External factors applied to the structure, such as hydrostatic pressure and temperature, are an important thermodynamic variable to tune and study the optical and electronic properties of the material. With this motivation, within the scope of this thesis, the effects of hydrostatic pressure and temperature on the ground state electronic energy levels and impurity binding energy of electrons in the InxGa1−xAs/GaAs square well potential were calculated under the effective mass approach.