GaN ince filmlerin ESR spektroskopisi ile incelenmesi
Investigation of the GaN thin films by ESR spectroscopy
Yazar: KÜBRA ELİF ASAN
Danışman: PROF. DR. ŞEYDA ÇOLAK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı / Nanoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology

Özet:
Bu tez çalışmasında; günümüzde özellikle elektronik sektöründe yaygın olarak kullanılan Galyum Nitrür (GaN) örneğinin karakterizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. GaN epitaksiyel yapıları, farklı üretim koşullarının sonucu olarak farklı seviyelerde karbon katkılanarak üretilmektedir ve örneklerin içerdikleri karbon oranı arttıkça elektriksel özelliklerinin iyileştiği bilinmektedir. Tez çalışması süresince, farklı karbon miktarları içeren GaN örneklerinin manyetik, yapısal, optik özelliklerini irdelemek amacıyla X-Işını Kırınımmetresi (XRD), ESR, Fotolüminesans (PL), İkincil İyon Kütle Spektroskopisi (SIMS) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen deneysel bulgular ile büyütülen GaN örneklerindeki karbon miktarı arasındaki ilişki değerlendirilmiştir. Bu çalışmalara ek olarak hasar/kusur durumunun, üç farklı seviyede karbon katkısı bulunan GaN örnekleri kullanılarak üretilen transistörlerin, fabrikasyon adımlarına bağımlılıkları da irdelenmiştir. XRD bulgularından, GaN epitaksiyel yapısı içerisine katkılanan karbon ile ilgili bilgi edinilmiştir. ESR bulguları, GaN epitaksiyel yapısındaki hasar merkezleri hakkında bilgi vermiştir. Aşındırma gücünün ESR sinyal şiddetini arttırdığı, tavlama süresinin ise ESR sinyal şiddetinde azalmaya neden olduğu görülmüştür.  PL sonuçları, karbon katkılı GaN epitaksiyel yapısının 2,2 eV'da yayınım bandı verdiğini göstermiştir. AFM sonuçları, örneklerin içerdiği karbon miktarı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün arttığını göstermiştir. SIMS sonuçları, GaN epitaksiyel yapısına katkılanmış karbon miktarları hakkında nicel bilgi vermiştir.

Abstract:
In this thesis; it is aimed to characterize GaN sample which has been widely used nowadays, especially in electronics sector. GaN epitaxial structures have been produced with different contents of carbon dopants by applying different production conditions and it is known that the electrical performance of the samples increase by the increasing amount of carbon dopant. In this thesis, for the purpose of examining the magnetic, structural, optical properties of GaN which have different doped carbon contents; XRD, ESR, PL, SIMS and AFM studies have been held. The relation with the obtained experimental findings; the amount of carbon found in the grown GaN samples have been evaluated. In addition, the fabrication production procedures have been investigated on the fabricated transistors which were based on GaN samples containing three different amounts of carbon dopants. By XRD findings, information on carbon doped into GaN has been obtained. ESR findings have given information about the damage centers found in GaN epitaxial structures. ESR signal intensities have increased by increasing power values of etching process and decreased by increasing duration of annealing process. PL results have indicated an emission band at 2.2 eV for the carbon-doped GaN. AFM results have shown that the surface roughness of the samples have been increased by increasing amount of carbon dopants. SIMS results have given quantitative information about the doped content of carbon in GaN.