GaAs/InxGa1-xAs kuantum kuyularının elektronik enerji spektrumu
GaAs/ InxGa1-xAs quantum wells electronic energy spectrum
Yazar: MEHMET ALİ TOPRAK
Danışman: PROF. DR. SEZAİ ELAGÖZ
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Katıhal fiziği = Solid state physics

Özet:
Elektro-optik sistemler ve bu alandaki ihtiyaçların karşılanabilmesi için kullanılan yarıiletken materyaller arasında en önemlilerinden birisi de InGaAs üçlü alaşımıdır. InxGa1-xAs üçlü alaşımlarının örgü sabiti GaAs ikili bileşiğinin (x=0, bant aralığı 1,42 eV) ve InAs ikili bileşiğinin (x=1, bant aralığı 0,35 eV) örgü sabitlerinin arasında yer alır. Bu alaşımlar ve daha geniş yasak bant aralıklı yarıiletken çoklu yapıları, yüksek performanslı elektronik ve optoelektronik aygıtların geliştirilmesinde ve kuantum sistemlerinin incelenmesinde çok önemli bir rol oynarlar. InGaAs temelli aygıtlar; foto-diyotları, metal-yarıiletken-metal fotodedektörleri, çoklu yapılı lazerleri, yüzeyden-ışımalı dikey-kavite lazerleri (VSCEL) , resonant tünellemeli yapıları, kauntum tel ve noktalarını, modülasyon katkılı alan etkili transistörleri (HEMT) ve heteroeklem bipolar trasnsistörleri içermektedir. GaAs/ InxGa1-xAs kuantum kuyu yapıları, temel araştırma ve aygıt geliştirmesi ile ilgili çalışmalarda büyük bir öneme sahiptir. Kızılötesi lazerlerde, fotodedektörlerde ve entegre optoelektronik sistemlerde önemli uygulamalara sahiptir. Son yıllarda GaAs temelli 1,3-1,55 µm aralığında uzun dalga boylu yarıiletken lazerler, optik fiber iletiminde ilgi çeker duruma gelmiştir. III-V grubu yarıiletkenlerden olan InAs kızıl ötesi bölgede aktif olduğundan dolayı optoelektronik sistemlerde geniş uygulama alanı bulmuştur. Özellikle yarıiletken teknolojisinde InxGa1-xAs gibi alaşımlar, dedektör yapılarında kullanılmaktadır. Yasak enerji aralığı (0,3-0,4eV) aralığında yüksek mobiliteye sahip olması nedeniyle InAs elektronikte önemli bir yere sahiptir. Ayrıca MBE (Molekular Beam Epitaxy) ve MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) gibi metotlarla elde edilen III-V yarıiletkenlerinin (InxGa1-xAs gibi) manyetik hassasiyetlerinin yüksek olması onların manyetik mikrosensör üretiminde de kullanılmasını sağlamıştır.
Bu çalışmada GaAs/InxGa1-xAs oluşan kare kuyudaki elektron enerji düzeyleri hesaplandı. Sayısal sonuçlar, elektronik enerjinin QW yapı parametrelerine oldukça bağlı olduğunu gösterdi. Ayrıca üniversitemizde bulunan MOCVD tek kristal büyütme merkezi sayesinde artık bu yapıları büyütmek mümkün olduğundan sonuçların deneysel olarak kontrol edilme imkânı da doğmuştur.

Abstract:
One of the most important materials used among the semiconductor materials to meet the demands in the field of electro-optical systems is InGaAs triple alloy. InxGa1-xAs knitting stable of triple alloy takes place between the knitting stables of GaAs double compound (x = 0, bandwidth 1,42 eV) and InAs double compound (x = 1 , bandwidth 0,35 eV). These alloys and a wider banned bandwidth multiplet semiconductors have a major role on the development of high-powered electronical and optoelectronical devices and searching for thequantum systems. InGaAs based devices are as follows : Photodiodes, metal semiconductor metal photodetectors, multiplet lasers (VSCEL), resonant-tunnelled structures, quantum wires and spots, HEMT and heterojointed bipolar transistors. GaAs/ InxGa1-xAs quantum well structures have a vital importance upon the researches connected with the basic researches and developing devices. They have an important usage on infrared lasers, photodetectors and entegrated optoelectronical systems. In the recent years, long-waved length semiconductor lasers based on GaAs and on the bandwidth of 1,3-1,55 µm, has aroused the interest of optical fibre conduction. Since InAs infrared which is found among the III-V group semiconductors is active, it has found itselfa broader applied area in the field of optoelectronical systems. Particularly in the technology of semiconductors alloys such as InxGa1-xAs are used in the detector structures. Since InAs has a high mobility on (0,3 ? 0,4 eV), it has a very important place. Furthermore, the semiconductors obtained from the methods of MBE(Molekular Beam Epitaxy) and MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) have a high magnetic sensitivity enable them to be used on the production of magnetic microcensors.
In this research, the levels of electron energy in the squared-well made up of GaAs/ InxGa1-xAs has been calculated. These numerical results have shown that electronical energy are mainly connected to the QW structure parameters. Moreover, since it is possible to magnify the structures thanks to the MOCVD, the unique crystal magnifying center provided to our university, it is possible to check and assess the results in an experimental way.