Güç LED'lerinde yapı parametrelerinin ışık emisyonuna etkilerinin belirlenmesi
Determining the effects of solid state formation parameters on light emissions in power LEDs
Yazar: TESLİME KARAYILAN
Danışman: PROF. DR. ÖMER FARUK FARSAKOĞLU
Kilis 7 Aralık Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştüren yarıiletken cihazlar LED'lerdir. Ancak LED'ler uygulanan elektrik enerjisinin sadece %20'lik kısmını ışığa dönüştürebilir. Geri kalan elektrik enerjisi ısı enerjisi olarak ortaya çıkar. Oluşan bu ısı LED yapısını olumsuz yönde etkileyerek; ışık emisyonu, LED ömrü, kararlılık gibi parametrelerin durumunu negatif yönde etkiler. Özellikle güç LED'lerde jonksiyon sıcaklığının belirli bir seviyenin altında tutulması gerekir. Bu sebeple, üretilecek LED yapısına MBE, MOVPE ve LPE epitaksi yöntemleri kullanılarak katkılama yapılmaktadır. 
Bu tez çalışmasında, yapılan araştırmalar sonucunda LED'lerle bağlantılı olarak, aydınlatma, LED bağlantı şekilleri, kromatik koordinatlar, LED ışık yoğunluğu ölçümü ile ilgili bilgi verilmiştir. LED ışık emisyonunu etkileyen; başta epitaksi yöntemleri olmak üzere, Auger etkisi, termal yönetim, Stark etki gibi parametrelerle ilgili bilgi paylaşımı yapılmıştır. Sonrasında MOVPE ve MBE epitaksi yöntemleri ile üretilmiş GaN, GaN/InGaN LED'lerin ulaşılan fotolüminesans ve elektrolüminesans değerleri kıyaslanmıştır. Bu karşılaştırma neticesinde MOVPE yöntemi ile üretilen LED yapısının değerlerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu farkın sıcaklık artışının MOVPE ile üretilen p-n ekleminde daha az ışınsal olmayan ışımalar oluşturduğu için meydana geldiği belirlenmiştir. Yani, sıcaklığın MOVPE ile üretilmiş yapıyı daha az etkilediği görülmüştür. Ayrıca lüminesans değerlerine iç kuantum veriminin etkisi incelenmiştir. Son olarak, InGaN/GaN yapılarının ışık verimliliğini artırmak için katkılama yapılacak maddeler araştırılmıştır.
Anahtar Sözcükler: Fotoemisyon, MOVPE, MBE, fotolüminesans, elektrolüminesans

Abstract:
Semiconductor devices that convert electrical energy into light energy are LEDs. However, LEDs can transform only 20% of the applied electrical energy into light. The remaining electrical energy occurs as heat energy. This heat negatively affects the LED structure; It negatively affects the status of parameters such as light emission, LED life, stability. Especially in power LEDs, the junction temperature should be kept below a certain level. For this reason, doping is made to the LED structure to be produced by using MBE, MOVPE and LPE epitaxy methods.
In this thesis study, information was given about lighting, LED connection forms, chromatic coordinates, LED light intensity measurement in connection with LEDs as a result of the researches. Affecting the LED light emission; Information was shared on parameters such as primarily epitaxy methods, Auger effect, thermal management, Stark effect. Afterwards, the photoluminescence and electroluminescence values of GaN, GaN / InGaN LEDs produced by MOVPE and MBE epitaxy methods were compared. It has been determined that the temperature increase of this difference occurs because it creates less non-radial radiation in the p-n junction produced by MOVPE. In other words, it has been observed that the temperature affects the structure produced with MOVPE less. In addition, the effect of internal quantum efficiency on luminescence values were investigated. Finally, materials to be doped to increase the light efficiency of InGaN / GaN structures were investigated.
Keywords: Photoemission, MOVPE, MBE, photoluminescence, electroluminescence