Katmanlı yarıiletkenlere dayalı morötesi ışık algılayıcılarının fiziksel temellerinin incelenmesi ve tasarımı
Investigating the physical properties of UV photodetectors based on the layered semiconductors
Yazar: ERTAN BALABAN
Danışman: PROF. DR. RAUF SÜLEYMANLI
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Bölümü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Morötesi fotoalgılayıcılar ticari ve askeri uygulamaları nedeniyle ilgi çekmektedirler.
Morötesi ışığın yüksek soğrulma katsayısı nedeniyle morötesi algılayıcı tasarımında
yüzey yeniden birleşmesi ve sığ p?n eklem üretilmesi gibi sorunlarla başa
çıkılmalıdır. Bazı fiziksel ve teknolojik sorunlar nedeniyle morötesi algılayıcı yapmaya
uygun yeni malzemeleri araştırmak oldukça zordur. Morötesi fotoalgılayıcı yapımında
kullanılan tüm yarıiletkenler için ortak ve hayati önemde bir sorun yüzey yeniden birle
şmesidir. Bu halde morötesi fotoalgılayıcılar için uygun malzeme seçiminde yüzey
kalitesi önemli bir faktördür. Katmanlı yarıiletkenler üst üste yığılmış ve zayıf Van?
der?Waals bağları ile birbirlerine bağlanmış kristal katmanları ile ayırt edilirler. Bunun
bir sonucu olarak pratikte bu kristallerin yüzeyleri serbest bağlar içermeyip kimyasal
tepkimelere girmeye isteksizdirler. Schottky diyotlarında uzay?yük bölgesi yarıiletken
yüzeye oldukça yakındır ve fazladan bu diyotlar çoğunluk yük taşıyıcısı cihazlarıdırlar.
Bununla beraber p?n eklemlere göre üretimleri kolaydır. Böylece, bir çoğunluk yük
taşıyıcısı cihazı olması ve yüzeye yakın uzay?yük bölgesine sahip olması bu diyotları
kısa dalgaboylarına duyarlı ve hızlı tepki verebilen bir cihaz yapar. Schottky diyotların
bu avantajları ile TlGaSe2 kristallerinin sahip olduğu kaliteli yüzeyi göz önüne
alındığında TlGaSe2 Schottky fotoalgılayıcıları morötesi fotoalgılayıcılar için iyi bir
adaydır. Bu tez çalışmasında TlGaSe2 katmanlı yarıiletkenlerinden üretilmiş morötesi
fotoalgılayıcılar tanıtılmış ve bunların elektro?optik özellikleri incelenmiştir.

Abstract:
UV photodetectors received much attention due to their commercial and military
applications. Due to the high absorption coefficient of the light in the UV region
one must overcome the depression of the surface recombinations and fabrication of
very shallow p?n junctions when designing UV photodetectors. Some physical and
technological drawbacks make the investigations of the new type of semiconductors
for UV photo detectors a challenging problem. One of the most crucial problem, that
is common to all type of semiconductor materials used for the UV photodetectors, is
the surface recombination. So the quality of the surface becomes an important consideration
through selecting a semiconductor material for UV photodetectors. Layered
semiconductors are characterized by their crystal layers stacked over one another by
weak Van?der?Waals bonding. As a consequence, the surfaces of these crystals are
practically free of dangling bonds and very inert to chemical reactions.The space?
charge region of the Schottky diodes is very close to the semiconductor surface and
additionally these diodes are majority carriers devices. And also compared to p?n junctions
their fabrication technology is simpler. Therefore, being a majority carrier device
combined with surface located space?charge region make them high sensitive to short
wavelengths and a fast responsive device. Combined the advantages of Schottky diodes
with the surface quality of TlGaSe2 semiconductors make TlGaSe2 Schottky photodiodes
a potential candidate for UV applications. In this thesis UV photodetectors fabricated
from TlGaSe2 layered semiconductors are presented and their electro?optical
properties are investigated.