Kontrollü ve açık atmosferde ısıl işlem uygulanması ile cam içinde cdte nanoyapılarının büyütülmesi ve elektronik, doğrusal ve doğrusal olmayan optik özelliklerinin araştırılması
Growth of cdte nanocrystals in glass via heat-treatment procedure and investigation of electronic, linear and nonlinear optical properties of these nanocrystals
Yazar: ÇAĞDAŞ ALLAHVERDİ
Danışman: DOÇ. DR. HİKMET YÜKSELİCİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Büyüme kinetiği = Growth kinetic ; Fotolüminesans = Photoluminescence ; Optik soğurma katsayısı = Optical absorption coefficient ; Raman spektroskopisi = Raman spectroscopy

Özet:
II-VI grubu yarıiletkenler sınıfından kadmiyum tellür (CdTe) günümüz yarıiletken teknolojisinde çok özel bir yere sahiptir. Kadmiyum tellürün teknolojideki önemi güneşin dünyamıza ulaşan elektromanyetik ışıma enerjisinden faydalanabilmek için en uygun yasak enerji aralığı değerine sahip, doğrudan geçişli, kendi grubundaki en yüksek doğrusal elektro-optik katsayılı ve üretim maliyeti düşük bir yarıiletken olmasından kaynaklanmaktadır.Bu çalışmada, bir kaç nanometre gibi son derece küçük boyutlardaki kadmiyum tellür kristallerinin elektronik ve optik özellikleri yakından, sistematik bir biçimde ele alınmıştır. Kadmiyum tellür nanokristalleri ticari olarak mevcut RG850 kodlu Schott filitre camdan kesilen küçük numunelere eritme ve çift ısıl işlem yöntemi uygulanarak büyütülmeye çalışılmıştır. Cam numunelerde büyütülen kristallerin boyutları, dağılımları, sayıları ve bileşimleri ısıl işlem koşullarına (sıcaklık, süre ve çevre) bağlı olarak araştırılmıştır. Nanokristallerin bu parametrelerinin belirlenmesinde optik soğurma ve rezonant Raman ölçüm sonuçları esas alınmıştır. Bahsedilen ölçümler sonucunda, açık hava atmosferinde cam ortamında büyütülen nanokristallerin numunelerdeki ortalama yarıçapının ~ 3-5 nm arasında değiştiği, hemen hemen dar dağılıma sahip ve gerçekte saf kadmiyum tellür olarak büyütülemedikleri, bileşimlerinde çinko bulunduğu anlaşılmıştır. Bu saf olmayan kadmiyum tellür nanokristallerinin görünür bölgedeki ışıma yetenekleri fotolüminesans ölçümleri ve soğurma ve kırılma indisi değişimi gibi doğrusal olmayan optik özellikleri fotomodülasyon ölçümleri ile araştırılmıştır. Yarıiletken nanokristaller için bir başka önemli parametre olan yasak enerji aralıklarının sıcaklık bağımlılığı üretilen kadmiyum tellür nanokristalleri için oda sıcaklığı ve üzerindeki sıcaklıklarda optik soğurma ölçümleri yardımıyla incelenmiştir.

Abstract:
Cadmium-telluride (CdTe) from the II-VI group semiconductors class occupies a very important place in the present-day semiconductor technology. The technological importance of the cadmium-telluride arises from its being a cost-efficient,pass-through semiconductor that has the optimum direct forbidden energy band gap to benefit from the electromagnetic radiation energy of the sun, which reaches our world, and the highest linear electro-optic coefficient in its own group.In this study, the electronic and optical features of cadmium telluride crystals in very small dimensions such as just a few nanometers have been handled closely and systematically. The cadmium-telluride nanocrystals have been tried to grow by applying the melting and two step heat treatment process to small samples cutting from the commercially-available,RG850-coded Schott filter glass. The dimensions, distributions, numbers, and the compositions of the crystals grown in the glass samples have been examined depending upon the conditions of the heat treatment (temperature, time, and environment).These parameters of the nanocrystals have been determined as based on the results of optical absorption and resonant Raman measurements. In consequence of the said measurements, it has been understood that average radius of the nanocrystals grown in the glass environment in the open air atmosphere in the samples vary between ~ 3-5 nm, that they have almost narrow distribution and could not be grown as pure cadmium-telluride actually, and that there is zinc in their compositions. The radiation capability of these impure cadmium-telluride nanocrystals in the visible region has been examined through photoluminescence measurements, and their nonlinear optical features such as the absorption and refraction index changes through photomodulation measurements. The temperature dependence of the forbidden energy band gaps, another important parameter for the semiconductor nanocrystals, has been examined by the aid of optical absorption measurements performed in room and above temperatures for the impure cadmium-telluride nanocrystals.