Metal-organik kimyasal buharlaştırma tekniği ile büyütülmüş uzun dalgaboylu lazer yapıların elektriksel özelliklerinin incelenmesi
The investigation of electrical properties of long wavelength laser structures, produced via metal-organic chemical vapor deposition technique
Yazar: NESLİHAN AYARCI KURUOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. KUTSAL BOZKURT ; PROF. DR. ORHAN ÖZDEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Akım iletimi = Current transmission ; Diyod lazer = Diode laser ; Elektriksel karakterizasyon = Electrical characterization ; Optoelektronik = Optoelectronic

Özet:
Bu çalışmada, temel olarak fiber optik iletişimde kullanılan, kuantum nokta içeren, uzun
dalgaboylu InAs/InP ve InAs/GaAs yarı iletken lazer yapıların yük iletim karakteristiği
incelenmiştir. Yük iletim karakteristiğini incelemek için, sıcaklığa bağlı akım gerilim,
sıcaklığa bağlı kapasite gerilim ve elektrolüminesans ölçümleri gerçekleştirilmiştir.
InAs/InP tabanlı yarı iletken yapı için gerçekleştirilen akım gerilim ölçümlerinden, 0-0.6 V aralığı içinde, tünelleme ve rekombinasyon iletim mekanizmaları gözlenmiştir.
0.6 V'un üzerindeki gerilimlerde ise, Poole-Frenkel iletim mekanizması saptanmış ve
mobilite hesaplamaları yapılmıştır. Mobilite hesaplamalarından, termal enerji değeri 0.8
eV olarak bulunmuştur. InAs/GaAs tabanlı yarı iletken yapıda ise düz besleme ve ters
besleme geriliminde tünelleme tipi iletim mekanizması gözlenmiştir.
InAs/InP tabanlı yarı iletken yapının sıcaklığa ve elektrik alana bağlı elektron ve
hol mobilitesi, sıcaklığa bağlı kapasitans voltaj ölçümleri ile de hesaplanmıştır. Her
taşıyıcının mobilitesi,C -logf eğrisinde karşılık gelen farklı serbest kalma sürelerine
bağlı olarak frekans alanında ayrılmıştır. Türetilen elektron ve hol mobilitesi, hopping
ile taşıyıcıların iletimini gösteren, Poole-Frenkel tipi elektrik alan bağlılığı gösterir.
Hesaplamalardan elde edilen termal enerji değeri akım gerilim ölçümlerinden elde edilen
değerler ile uyumludur.
Elektrolüminesans ölçümlerinden, InAs/InP tabanlı lazer yapının, 1.3 V düz besleme
gerilim değerini aştığında, InAs/GaAs tabanlı lazer yapının ise düz besleme gerilimi
3 V değerini aştığında ışıma yapmaya başladığı görülmüştür. Işık şiddetinin, InAs/InP
ve InAs/GaAs tabanlı lazer yapılar için, sırasıyla, 1.55 µm ve 1.3 µm değerlerinde
maksimum olduğu gözlenmiştir

Abstract:
The long wavelength InAs/InP and InAs/GaAs laser structures, containing quantum dot
layers (QDs) mainly used in the fiber optic telecommunication industry. To examine
the charge transfer characteristics, it carrried out by means of temperature-dependent
current-voltage, temperature-dependent capacitance-voltage and electroluminescence
measurements over InAs/InP, and InAs/GaAs based p-i-n structures.
For InAs/InP structure, tunneling and generation-recombination carrier conduction
mechanisms were identified within a junction bias voltage of 0–0.6 V. Above 0.6
V, Poole–Frenkel was the actual path in conduction and the mobility of carrier was
determined quantitatively by means of temperature-dependent current-voltage curves in
the space charge bias region. A thermal energy gap of 0.8 eV corresponded to the band
gap of quantum dash. Meanwhile, for InAs/GaAs structure, tunneling kind transport was
exhibited in both forward and reverse bias voltage directions.
Temperature- and field-dependent electron and hole mobilities were simultaneously
derived from admittance measurements on an InP/InGaAsP/InAs/InPlong wavelength
laser structure. Each carrier's mobility was separated in the frequency domain due to the
corresponding different relaxation times from C versus logf curves. Derived electron and
hole mobilities followed the Poole–Frenkeltype field dependence, indicating the transport
of carriers through hopping. Extracted thermal energy gap and disorder temperature
values were in mutual agreement with previous current density–voltage measurements
and from the energy band diagram of the present structure, constructed from other studies
in the literature by photoluminescence and photoluminescence excitation experiments.
From the electroluminescence measurement, the onset of light took place when the
forward bias exceeded 1.3 V for InAs/InP p-i-n structure through electroluminescence
measurements, while the onset of light took place when the forward bias exceeded 3
V for InAs/GaAs p-i-n structure through electroluminescence measurements. The peak
value of emitted laser light for InAs/InP QDashes and InAs/GaAs QDs occurred in 1.55
um and 1.3 um, respectively.