Yarı iletkenlerde termomanyetik etkinin incelenmesi
Investigation of thermomagnetic effect on semiconductors
Yazar: ALPER ASLAN
Danışman: PROF. DR. İSKENDER ASKEROĞLU ; DR. EBRU ÇOPUROĞLU
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yarı iletkenlerin termoelektrik ve termomanyetik özelliklerinin belirlenmesi fiziğin ve ilgili mühendislik dallarının önemli araştırma konularındandır. Bilindiği gibi yarı iletkenlerin bu özelliklerinin hesaplanması için farklı teorik yaklaşımlar önerilmiştir. Ancak önerilen yöntemlerin uygulama alanları sıcaklığın ve diğer termodinamik parametrelerin sadece kısıtlı değişim aralıkları için deneyle uyumlu sonuç vermektedir. İlk defa B.M. Askerov, yarı iletkenlerin bant yapılarının şekline göre termoelektrik ve termomanyetik özelliklerinin hesaplanabilmesi için genel yaklaşım önermiştir. Önerilen bu yöntemde bu özelliklerin hesaplanması, iki parametreli Fermi fonksiyonlarına indirgenmiştir. Ancak günümüze kadar Fermi fonksiyonunun analitik olarak hesaplanmasında ortaya çıkan zorluklar bu teorinin kullanımını kısıtlamıştır. Buradan yola çıkarak bu tezde, iki parametreli Fermi fonksiyonlarının hesaplanması için yakın zamanda önerilen analitik yaklaşımı kullanarak, yarı iletkenlerin termomanyetik özelliklerinden olan Lorenz sayısı, taşıyıcı konsantrasyonu ve Hall katsayısı, sıcaklığın tüm aralıkları için elde edilmiştir. Yapılan çalışmada bu parametreler, Mathematica programlama dilinde Si, Ge, GaAs, GaAS-Ge ve InAs yarı iletkenleri için elde edilmiştir. Elde edilen ifadelerin etkinliğini göstermek için bu yarı iletkenlerin Lorenz sayısı, konsantrasyon ve Hall katsayısı değerleri, literatürden bulunan ampirik ve yarı
ampirik hesaplama sonuçları, Mathematica nümerik hesaplama sonuçları ve yapılan çalışmadan elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Sonuçların birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüştür

Abstract:
The determination of thermoelectric and thermomagnetic properties of semiconductors have become one of the most prominent research subjects in physics and related engineering fields. So far, a variety of theoretical approaches aimed at calculating these properties have been proposed. However, the results derived from the application of the
proposed methods are valid and consistent only within limited variation ranges of temperature and certain thermodynamic parameters. It's in this context that B.M Askerov first suggested a systematic approach to the shape of the band structures of semiconductors, thus paving the way for the calculation of the aforementioned
properties. Despite the resulting simplification due to the reduction of the calculation to two-parameter Fermi functions, usage of this approach has been rather limited by the inherent difficulties in analytical Fermi calculations. This thesis makes use of this recent analytical approach to obtain expressions for temperature variations for the number of Lorenz, carrier concentration and Hall coefficient, which are some of the
semiconductors' thermomagnetic properties. In the study, these parameters were obtained for the Si, Ge, GaAs, GaAs-Ge and InAs semiconductor in the Mathematica programming language. In order to demonstrate the effectiveness of the resulting expressions, the Lorenz number, concentration and Hall coefficient values of these semiconductors results of ampiric and semi ampiric calculations found in the literature, as well as the results of Mathematica numerical calculation and the result of this study, are provided in a comparative fashion. It was seen that the results were compatible with each other.