Yarıiletken Yapılar HSarı 1

Benzer belgeler
Yarıiletken Yapılar HSarı 1

14. Ders. Yarıiletkenler Yapılar

12. Ders Yarıiletkenlerin Elektronik Özellikleri

Yarıiletken Fiziği: Elektronik ve Optik Özellikler HSarı 1

Yarıiletken Optoelektronik Devre Elemanları HSarı 1

Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Fizik Mühendisliği Bölümü Tandoğan-ANKARA

Optoelektronik Tümleşik Devreler HSarı 1

13. Ders Yarıiletkenlerin Optik Özellikleri

YENİ YARI-İLETKEN TEKNOLOJİLERİ

Yarıiletken Optoelektronik Devre Elemanları HSarı 1

Enerji Band Diyagramları

Fotovoltaik Teknoloji

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 5. HAFTA

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

İstatistiksel Mekanik I

ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLER

Doç.Dr.Vildan BiLGiN. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi - Fizik Bölümü

4/26/2016. Bölüm 7: Elektriksel Özellikler. Malzemelerin Elektriksel Özellikleri. Elektron hareketliliği İletkenlik Enerji bant yapıları

Temel Elektrik Elektronik. Seri Paralel Devrelere Örnekler

Atomlar, dış yörüngedeki elektron sayısını "tamamlamak" üzere, aşağıdaki iki yoldan biri ile bileşik oluştururlar:

FOTOVOLTAİK (PV) TEKNOLOJİLERİ. Prof. Dr. Süleyman ÖZÇELİK

15. Ders Optoelektronik Devre Elemanları-I. n p

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS. Yarıiletken Malzemeler EEE

İÇİNDEKİLER 1: KRİSTALLERDE ATOMLAR...

Optik Özellikler. Elektromanyetik radyasyon

Elektronik-I. Yrd. Doç. Dr. Özlem POLAT

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1


Modern Fiziğin Teknolojideki Uygulamaları

Atomdan e koparmak için az ya da çok enerji uygulamak gereklidir. Bu enerji ısıtma, sürtme, gerilim uygulama ve benzeri şekilde verilebilir.

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

GaAsP/GaP YARIİLETKEN YAPILARININ Si ÜZERİNE EPİTAKSİYEL BÜYÜTÜLMESİ VE KARAKTERİZASYONU. Emre PİŞKİN YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK ANABİLİM DALI

Yarıiletken devre elemanlarında en çok kullanılan maddeler;

FM561 Optoelektronik. Yarıiletken Fiziği

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

LÜMİNESANS MATERYALLER

Parabolik Kuantum Kuyusundaki Hidrojenik Düzeyler Üzerine Manyetik Alan Etkisi

T.C. BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI

Günümüzde bilinen 117 element olmasına rağmen (92 tanesi doğada bulunur) bu elementler farklı sayıda ve şekilde birleşerek ve etkileşerek farklı

ELEKTRONİK DEVRE TASARIM LABORATUARI-I MOSFET YARI İLETKEN DEVRE ELEMANININ DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

GaAsP/GaAs ve InGaN/GaN p-n EKLEM YAPILARININ. OPTİK ve YAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ. Saime Şebnem ÇETİN DOKTORA TEZİ FİZİK GAZİ ÜNİVERSİTESİ

FİZ4001 KATIHAL FİZİĞİ-I

DİYOT KARAKTERİSTİKLERİ

KRİSTAL KUSURLARI BÖLÜM 3. Bağlar + Kristal yapısı + Kusurlar. Özellikler. Kusurlar malzeme özelliğini önemli ölçüde etkiler.

HALL EFFECT ÖLÇÜM SİSTEMLERİ VE PROB İSTASYONU. made in KOREA

BİLEŞİKLER VE FORMÜLLERİ

1. Diyot Çeşitleri ve Yapıları 1.1 Giriş 1.2 Zener Diyotlar 1.3 Işık Yayan Diyotlar (LED) 1.4 Fotodiyotlar. Konunun Özeti

YARIİLETKEN LAZERLERDE YÜKLÜ TAŞIYICILARIN ENERJİ DURUMLARININ İNCELENMESİ

1. Yarı İletken Diyotlar Konunun Özeti

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

ELEMETLER VE BİLEŞİKLER ELEMENTLER VE SEMBOLLERİ

SICAKLIK ALGILAYICILAR

Element ve Bileşikler

SPEKTROSKOPİK ELİPSOMETRE

BÖLÜM 7. ENSTRÜMENTAL ANALİZ YÖNTEMLERİ Doç.Dr. Ebru Şenel

Kuantum Fiziğinin Gelişimi (Quantum Physics) 1900 den 1930 a

MOSFET. MOSFET 'lerin Yapısı

Malzemelerin elektriksel özellikleri

IVA GRUBU ELEMENTLERİ

Soygazların bileşik oluşturamamasının sebebi bütün orbitallerinin dolu olmasındandır.

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK VE TERMODİNAMİK. Parçacık Sistemlerinin İstatistik Tanımlanması II

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

In x Ga 1-x P/GaAs YARIİLETKENİNİN SICAKLIĞA BAĞLI ELEKTRİKSEL İLETİM ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ. Emine BOYALI YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 4. BÖLÜM

1. Kristal Diyot 2. Zener Diyot 3. Tünel Diyot 4. Iºýk Yayan Diyot (Led) 5. Foto Diyot 6. Ayarlanabilir Kapasiteli Diyot (Varaktör - Varikap)

Valans elektronları kimyasal reaksiyona ve malzemenin yapısına katkı sağlar.

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 8. HAFTA

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 7. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Katılar & Kristal Yapı

MADDE NEDİR? Çevremize baktığımızda gördüğümüz her şey örneğin, dağlar, denizler, ağaçlar, bitkiler, hayvanlar ve hava birer maddedir.

MIT Açık Ders Malzemeleri Fizikokimya II 2008 Bahar

MOLEKÜLER DEMETLE KRİSTAL BÜYÜTME TEKNİĞİ (MBE)

Bir iletken katı malzemenin en önemli elektriksel özelliklerinden birisi, elektrik akımını kolaylıkla iletmesidir. Ohm kanunu, akım I- veya yükün

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

MALZEMENİN İÇ YAPISI: Katılarda Atomsal Bağ

1.ÜNİTE MODERN ATOM TEORİSİ -2.BÖLÜM- ATOMUN KUANTUM MODELİ

I. FOTOELEKTRON SPEKTROSKOPĠSĠ (PES) PES orbital enerjilerini doğrudan tayin edebilir. (Fotoelektrik etkisine benzer!)

Yrd. Doç. Dr. H. Hasan YOLCU. hasanyolcu.wordpress.com

Serüveni 3. ÜNİTE KİMYASAL TÜRLER ARASI ETKİLEŞİM GÜÇLÜ ETKİLEŞİM. o İYONİK BAĞ o KOVALENT BAĞ o METALİK BAĞ

SPEKTROSKOPİ. Spektroskopi ile İlgili Terimler

Örnek : 3- Bileşiklerin Özellikleri :

X-Işınları. 4. Ders: X-ışını sayaçları. Numan Akdoğan.

Kimyasal Depolama Yöntemiyle Elde Edilen CdSe Filmlerinin Elektriksel Karakteristikleri

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 4036

MANYETİK ALAN ALTINDAKİ İKİ BOYUTLU ELEKTRON GAZININ KİMYASAL POTANSİYELİ, ISI SIĞASI VE MANYETİZASYONU

GaN TEMELLİ FOSFOR DÖNÜŞÜMLÜ BEYAZ LED ÜRETİMİ

TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi. chem.libretexts.org

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

İletken, Yalıtkan ve Yarı İletken

ELEMENTLER VE BİLEŞİKLER

Malzemelerin Elektriksel ve Manyetik Özellikleri

8.04 Kuantum Fiziği Ders X. Schrödinger denk. bir V(x) potansiyeli içinde bir boyutta bir parçacığın hareketini inceler.

Kuantum Mekaniğinin Varsayımları

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

Transkript:

Yarıiletken Yapılar 2008 HSarı 1

Ders İçeriği Yarıiletken klemler» Homo eklemler» Hetero eklemler Optoelektronik Malzemeler Optoelektronik Üretim teknolojisi 2008 HSarı 2

Kaynaklar: 1) Solid State lectronics Devices, B. G. Streetmann, Prentice Hall, 1995 2) The Physics of Semiconductors with applications to Optoelectronic Devices Kevin F. Brennan, Cambridge University Press, 1999 3) Quantum Semiconductor Structures, Fundamentals and Applications, C. Weisbuch, Borge Vinter, Academic Press Inc. 1991 4) http://www.semiconductors.co.uk/ 5) http://www.tf.unikiel.de/matwis/amat/semi_en/kap_5/backbone/r5_1_4.html 2008 HSarı 3

Yarıiletken klemler Yarıieltkenlerden yararlanma bunlardan farklı tip katkılanmış olanlarını biraraya getirerek eklemler oluşturmak ile gerçekleştirilir İki farklı eklemlerden bahsedebiliriz: i) Aynı tür eklemler (Homojunction): Aynı tür yarıiletkenden oluşturulmuş n ve ptipi yarıiletkeni birleştirerek oluşturulan eklemler (örneğin Si:Si, Ge:Ge) n p Si Si n p ii) Farklı tür eklemler (Heterojuction): Farklı tür yarıiletkenleri birleştirerek oluşturulan eklemler (örneğin Si:Ge, GaAs:) Si Ge n p n GaAs p 2008 HSarı n p 4

Aynı Türden klemler (Homojunction) Silikondan yapılmış ntipi ve ptipi katkılanmış yarıiletken malzemeyi düşünelim Malzemeler aynı olduğu için (silikon) n ve p tipi malzemenin bant aralığı da aynı olacaktır ntipi ptipi lektron Deşik (hole) Atom qφ qχ qφ qχ =0 Boşluk f f qφ (iş fonksiyonu): Bir elektronu Fermi seviyesinden ( f ) boşluğa (=0) götürmek için gereken enerji qχ (elektron affinity): Bir elektronu iletim bandından ( ) boşluğa (=0) götürmek için gereken enerji 2008 HSarı 5

Yarıiletken klemler lektron Deşik (hole) Atom ntip ptip f f d 2 d 1 2εVo N A = ( ) q ND ( N A ND ) 2εVo N D = ( ) q N A( N A N D ) 1/ 2 1/ 2 d Buildin Potansiyel V b d: deplition bölgesi I V b V n p A f 2008 HSarı 2εV 1 1 6 o d = d d = ( ) 1 d2 q N A N D 1/ 2

IV ğrileri V n p I qv kt I( V ) = I ( e 1) k I I k =karanlık akım Dp Dn Ik = qa( pn np ) L L p n I k V 2008 HSarı 7

n p V A d qv kt I( V ) = I ( e 1) I k V b V f Ters besleme V= V Ters besleme d n p V A I V b V f İleri besleme V= V 2008 HSarı İleri besleme 8

Farklı Türden klemlerhetero Yapılar Farklı yarıiletkenden yapılmış ntipi ve ptipi katkılanmış yarıiletken malzemeyi düşünelim Malzemeler farklı olduğu için bant aralıkları da farklı olacaktır Si: ntip Ge: ptip lektron Deşik (hole) Atom qφ qφ =0 Boşluk f g =1,2 ev g =0,6 ev f 2008 HSarı 9

Hetero Yapılar Si: ntip Ge: ptip lektron Deşik (hole) Atom φ φ =0 Boşluk f g =1,2 ev g =0,6 ev f f f 2008 HSarı 10 Üçgen Kuantum Çukuru

Hetero YapılarÜstünlükleri Denge durumu (V=0) x z n p f f y F 2008 HSarı 11

Farklı Türden klemlerüstünlükleri v y = yüksek devingenlik x y x=l y z F V 0 yük modülasyonu V 0 yüksek devingenlik L lektronlar, yüklü iyonlardan ayrılarak devingenliklerinin daha büyük olduğu bölgede hareket ederler Kuantum çukur içersindeki elektron yoğunluğu dış elektrik alan ile değiştirilebilir (yük modülasyonu) Kuantum çukurunun genişliği (zdoğrultusu) elektronların de Broglie dalgaboyu mertebesinde olduğu için kuantum etkileri görünür Yükler, uzayın belli bir bölgesine sınırlandırıldığı için elektrondeşik birleşmesi çok verimlidir Farklı malzemeler kullanıldığı için (farklı kırılma indisli malzemeler) fotonlar belli bölgede sınırlandırıldığı için optik verim artar Kuantum çukurunun genişliği ayarlanarak (katkı atom konsantrasyonu) enerji seviyeleri ayarlanabilir 2008 HSarı 12

Yüksek Devingenlik 10 6 Piezoelektrik (akustik fonon) Devingenlik (cm 2 /Vs) Devingenlik (cm 2 /Vs) T (K) 10 1 10 2 Fonon etkileşimi (kristal titreşimi) İyonlaşmış katkı atomları (saçılma) 10 5 GaAs 101 10 2 T (K) Fonon etkileşimi (kristal titreşimi) 10 6 Piezoelektrik (akustik fonon) GaAs/ 10 5 2008 HSarı 13

Yük Modülasyonu V Ters besleme V < 0 I n p z x y z F F 2008 HSarı 14

Yük modülasyonu V İleri besleme V > 0 I n p z x z F y F 2008 HSarı V > 0 15

Yük modülasyonu Vm V d I V > 0 V y x z F I n p F 2008 HSarı 16

Kuantum Çukuru GaAs yarıiletkenine Al ekleyerek yarıiletkeni oluşturulabilir. nin band aralığı ( g ) içindeki Al atomlarının yüzdesine bağlı olarak GaAs nin band aralığı olan g =1,42 ev ile AlAs nin band aralığı olan g =2,2 ev arasındaki değerleri alabilir Ga x Al (1x) As GaAs Ga x Al (1x) As =0 Boşluk f f Kuantum Çukuru g g 2008 HSarı 17 GaAs

Kuantum Çukuru V= lektron için Schrödinger Denklemi 2 d ψ dx ( x) 2m e 2 2 [ ] V ( x) ψ ( x) = 0 ħ 3 n=3 L λ e x d 2 ψ ( x ) 2 m ψ x 2 2 dx k = Dalga fonksiyonu ( ) = 0 ħ 2m e ħ ψ(x)= 0 ( ) 2 sin( nπ ψ ) n x = x L L (V= ) 0 < x < L (V= 0) 0 < x < L n=1, 2, 3... 2 1 L L λ e n=2 n=1 x nerji n = 2 2 π ħ 2m L e 2 n 2 n=1, 2, 3... T=0 K T=0 K Ödev1: potansiyel Ödev2: üçgen kuantum çukurunun sonlu çukuru olduğu durumda olduğu durumda enerji enerji değerleri nasıl değerleri nasıl olur? 2008 HSarı olur? 18

Düşük Boyutlu Sistemler Yasak bant g (Al)=1.432.16 ev y x z nerji ( g ) GaAs g =1.43eV L x Ly g (Al)=1.432.16 ev L z x L x L x L x L x L y L y Ly L y L z L z L z L z 3 Boyutlu yapı (3B) Yığınsal (bulk) yapılar 2 Boyutlu yapı (2B) (kuantum çukurları) 1 Boyutlu yapı (1B) (kuantum teller) 0 Boyutlu yapı (0B) (kuantum noktalar) L x >> λ e L x λ e L x λ e L x λ e L y >> λ e L y >> λ e L y >> λ L y λ e e 2008 HSarı 19 L z >> λ e L z >> λ e L z λ e L z λ e

YığınsalKuantumluluğa Karşı L x x z y Yığınsal (bulk) Yapı L x >> λ e Kuantum Çukuru L x λ e L x L x GaAs x GaAs x g() g() g() e 2 e 1 g() enerji g(gaas) GaAs e 2 2 ħ k = = 2m e C h ω 2 2 ħ k = = 2m ( ) g ω = = ħ ħ h GaAs 2008 HSarı g n n frekans frekans 20 C V V e n g(gaas) 1 h 2 h 2 ħ nπ = g 2me Lx 2 h n 2 ħ nπ = 2mh Lx e h ( ) ω = ħ 2 ω n=1, 2, 3..

Hetero YapılarUygulama Alanları Farklı türden yarıiletkenler ile yapılan eklemler sayesinde düşük kuantum boyutlara inmek mümkün. Farklı türden yarıiletkenler ile yapılan eklemler elektronikte ve optoelektronikte oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır lektronikte, Hızlı transistörlerin yapımında Modulation Doped Field ffect Transistor(MODFT veya HMT) Hetorojunction Bipolar Transistör (HBT) Optoelektronikte, Kuantum çukurlu lazerlerin yapımında Verimli güneş pillerinde Işığın modülasyonunda Dalga klavuzlarında DBR ayna yapımında 2008 HSarı 21

Optoelektronik malzemeler 2008 HSarı 22

Optoelektronik Malzemeler1 Işık üretimi için dolaysız (direk) bant aralığına sahip yarıiletkenler kullanılmalıdır Genellikle bileşik yarıiletkenler dolaysız bant aralığına sahip oldukları için optoelektronik teknolojisinde çok yaygın olarak kullanılır (GaAs, ) Verimli ışık aletlerinin yapılabilmesi için kristal kusurlarının en az olması gerekir g k Bant aralığının, istenilen dalgaboyunda ışık elde edecek (algılayacak) şekilde ayarlanabilmesi arzulanır Bileşik yarıiletkenlerde atom konsantrasyonu değiştirilerek bant aralığı (g) değiştirilebilir. Böylece istenilen bant aralığına sahip yarıiletken malzemeler elde edilebilir. Buna bant aralığı mühendisliği (Band Gap ngineering) denir Benzer şekilde kırılma indisi de konsantrasyona bağlı olarak değişir (Selmineer Denklemi) Örneğin: Al x Ga 1x As komposizyona bağlı bant aralığı ( g )( 293 o K sıcaklıkta), x =0 ile 0.44 aralığında g (x) = g (GaAs) (1.429eV)x (0.14eV)x 2 x > 0.44 için AlGaAs indirek bant aralığına sahip olmaktadır kırılma indisi de konsantrasyona bağlıdır (Selmineer Denklemi) B n λ 2 2 ( x) = A( x) D( x) 2 o λo C( x) 2008 HSarı Selmineer Denklemi 23

g () g (GaAs) g (GaAs) g () d (nm) GaAs ngaas n n () n (GaAs) d 2008 HSarı 24

film (AlAs) Altaş (GaAs) Optoelektronik Malzemeler3 Farklı türden bileşik yarıiletkenleri büyütmek için uygun bir alttaşın bulunması gerekmektedir a b Alttaşın ve üzerinde büyütülecek filmin kristal örgü sabitleri arasındaki fark çok küçük olmalıdır b a a < %1 Örgü sabitleri arasındaki fark ne kadar büyük olursa alttaş üzerinde büyütülecek filmin kalınlığı da o kadar çok azalır t d 2008 HSarı 25 http://www.tf.unikiel.de/matwis/amat/semi_en/kap_5/backbone/r5_1_4.html

Optoelektronik Malzemeler4 Bileşik Yarıiletkenlerde kristal sabiti ve enerji 2008 HSarı 26 http://www.tf.unikiel.de/matwis/amat/semi_en/kap_5/backbone/r5_1_4.html

Tek Atomlu Yarıiletkenler Optoelektronik Malzemeler5 III IV V VI VII silikon (Si), germanyum (Ge), karbon (C)! II Işık Kaynakları I II V V Işık Algılayıcıları I Güneş pilleri Dolaylı Bant yapısı (Si) Bileşik Yarıiletkenler IIIV İkili (Ternary) => GaAs, AlAs, InAs, InP Üçlü (Quaternary) => Ga x Al (1x) As, In x Al (1x) As V I I Işık Kaynakları V IIVI Işık Algılayıcıları Güneş pilleri İkili (Ternary) => HgTe, CdTe I Üçlü (Quaternary) => Cd x Hg (1x) Te 2008 HSarı Dolaysız (direk) Bant yapısı (GaAs) 27

Optoelektronik Malzemeler Al x Ga 1x As için bant aralığı (293 o K) g (x) = g (GaAs) (1.429eV)x (0.14eV)x 2 x > 0.44, için AlGaAs indirek bant aralığına sahiptir n Kırılma indisi 2 2 ( x) = A( x) D( x) λ 2 o λo C( x) B 2008 HSarı 28 http://www.tf.unikiel.de/matwis/amat/semi_en/kap_5/backbone/r5_1_4.html

Optoelektronik MalzemelerInGaAs In x Ga 1x As için bant aralığı (300 o K) g (x) = 1.425eV (1.501eV)x (0.436eV)*x 2 Bütün x değerleri için InGaAs direk bant aralığına sahiptir 2008 HSarı 29 http://www.tf.unikiel.de/matwis/amat/semi_en/kap_5/backbone/r5_1_4.html

Optoelektronik Yapılar Bileşik yarıiletken yapılar MB, MOCVD gibi tekniklerle üretilir g (InP) g (In 0,53 Ga 0,47 As) g () g (GaAs) g () g (GaAs) In 0,53 Ga 0,47 As ninp ninp GaAs ngaas GaAs GaAs GaAs ngaas Basit Heteroyapılar Kuantum Çukurları Çoklu Kuantum Çukurları 2008 HSarı 30

Hetero Yapılar In 0,53 Ga 0,47 As ninp ninp g (InP) g (In 0,53 Ga 0,47 As) Basit Heteroyapılar f f Üçgen Kuantum Çukuru 2008 HSarı 31

Kuantum Çukurlar Düşük bant aralığına sahip (örneğin GaAs), yüksek bant aralığına sahip başka bir malzeme ile (örneğin ) sandiviç yapıda büyütüldüğü takdirde düşük bant aralığına sahip malzemenin iletim bandı elektronlar için, değerlik bandı ise deşikler için kuantum çukuru oluşturur. d kalınlığı eksiton yarıçapı mertebesinde d (nm) GaAs ngaas g () g (GaAs) Kuantum Çukurları d (nm) 2008 HSarı 32

Çoklu Kuantum Çukurlar Çoklu kuantum çukurlarda kuantum çukurları arasındaki mesafe yakın olduğu için kuantum çukurları etkileşerek taşıyıcılar çukurlar arasında tünelleme ile geçebilmektedir GaAs GaAs GaAs ngaas g () g (GaAs) Çoklu Kuantum Çukurları Her bir katmanın kalınlığı kullanılan ışığın belli dalgaboylarına göre ayarlanarak DBR aynaları yapılabilir. 2008 HSarı 33

Optoelektronik Malzeme Üretim Teknikleri Optoelektronik malzemeler (heteroyapılar) çoğunlukla epitaksi kristal büyütme teknikleri ile üretilirler pitaksi, kelime anlamı ile alttaşın kristal yapı ve doğrultusunu koruyarak yapılan büyütme işlemine denir (100) Yaygın optoelektronik malzeme üretim teknikleri: Sıvı Fazı pitaksi (Liquid Phase pitaxy, LP) Buhar Fazı pitaksi (Vapor Phase pitaxy, VP) Organik Metal Kimyasal Faz ptaksi (Metalorganic Chemical Vapor Deposition, MOVP) Organik Metal Kimyasal Buhar pitaksi (Metalorganic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) Moleküler Demet pitaksi (Molecular Beam pitaxy, MB) 2008 HSarı 34

Molekül Demeti Yöntemi (MB) Çok yüksek vakum (< 10 10 mbar) altında gerçekleştirilen epitaksiyel büyütme yöntemidir Genellikle IIIV bileşik yarıiletken yapılar (, InAlAs vs) büyütülmektedir shutter elektron tabancası In Al büyütme odası transfer (tampon) vakum bölgesi örnek girişi As Si alttaş örnek hazırlama odası örnek transfer çubuğu Ga yüksek vakum pompaları kaynaklar fosforlu ekran yüksek vakum pompaları karakterizasyon odası Üstünlükleri: Atomik mertebede kalınlık kontrolü Saflık derecesi çok iyi olan malzemeler üretilebilir Büyütme sırasında çok iyi katkılanma kontrolü sağlanabilir Lazer, dedektör ve modülatör gibi heteroyapılar için ideal Olumsuzlukları: Kristal büyütme hızı yavaş < 1 µm/sa Seri üretime uygun değil Oldukça pahalı (Million Buck pitaxy) 2008 HSarı 35

Yarıiletken TeknolojisiDiyot Fabrikasyonu Al Metali SiO 2 nsi 1 nsi 5 nsi 9 Fotoresist (PR) SiO 2 yi aşındıracak kimyasal işlem Al nsi 2 nsi 6 nsi 10 Maske 3 nsi nsi 7 UV ışık 4 Boron Difüzyonu 8 nsi 11 nsi nsi 2008 HSarı 36 psi

Yarıiletken TeknolojisiLazer Fabrikasyonu Optoelektronik devre elemanları daha çok heteroyapılar ile yapıldığı için bunların imal edilmesi daha karmaşıktır Optoelektronik devre elemanları daha çok birleşik yarıiletkenlerden (hetoroyapılar) yapıldığı için MB, MOCVD gibi pahalı teknikler kullanılır Alttaş n GaAs pitaksiyel büyütme Oksit Tabaka GaAs ngaas processing GaAs ngaas 2008 HSarı 37