InSe ve InSe:Ho tek kristallerinin büyütülmesi, sıcaklığa bağlı elektriksel ve optik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi InSe, InSer:Ho TEK KRİSTALLERİNİN BÜYÜTÜLMESİ, SICAKLIĞA BAĞLI ELEKTRİKSEL VE OPTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Aytunç Ateş Atatürk Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Muhammet Yıldırım InSe kristali tabakalı yapıya sahiptir. InSe, güneş enerjisi dönüşüm sistemlerinde, mikrobataryalarda ve diğer birtakım teknolojik uygulamalarda da gelecek vaad etmektedir. Bu kristal üzerine olan ilgi gün geçtikçe artmakla birlikte yapıya katkılanan Nadir Toprak elementleri (NTE)' de bu kristalin elektrik ve optik özelliklerini oldukça değiştirmektedir. InSe kristalinin bu özellikleri göz önüne alınarak, bu doktora çalışmasında öncelikle kendi laboratuar imkanlarımızı kullanarak, InSe (50 gr) ve değişik oranlarda (5/100.000, 1/10.000, 5/10.000 ve 1/1000) NTE'lerinden Ho katkılanarak dört farklı InSe:Ho numunesi büyütüldü ve bu numunelerin elektrik ve optik özelliklerinin sıcaklığa bağlı değişimleri incelendi ve ayrıca uygulanan bir dış elektrik alanın yasak enerji aralığım nasıl etkilediği araştırıldı. Elektrik ölçüleri yardımıyla enine ve boyuna magnetorezistans katsayısı, taşıyıcı yoğunluğu, Hail katsayısı, mobilite ve elektriksel özdirenç değerleri hesaplandı ve bu niceliklerin sıcaklıkğa bağlı değişimleri incelendi. Soğurma ölçümleri yardımıyla soğurma katsayısı, yasak enerji aralığının sıcaklıkla değişimi, eksiton enerji seviyeleri, ayrıca Urbach Kuralını kullanarak Stepness parametresi ve Urbach enerjisi değerleri incelendi. Ho katkılı kristallerde soğurma katsayısı eğrisinin daha da dikleştiği görüldü. Yüksek Ho konsantrasyonlarında ise soğurma piklerinin şiddetlerinde Ho'un bir azalmaya sebep olduğu belirlenmiştir. Ayrıca InSe ve InSe:Ho kristallerinde 7.5 103 V/cm'lik elektrik alan altında soğurma pikleri ve yasak enerji aralığının sıcaklıkla değişimleri incelendi. 2InSeHo numunesi ile 5InSeHo numunelerinde uygulanan elektrik alanla birlikte yasak enerji arlığının sıcaklıkla değişiminde bir değişim gözlenmedi. Diğer 1InSe, 3InSeHo ve 4InSeHo numunelerinde ise uygulanan gerilimle birlikte yasak enerji aralığının daha uzun dalga boylarına doğru kaydığı gözlendi. 2002, 118 sayfa Anahtar Kelimeler: Hail Olayı, Magnetorezistans, Soğurma, Nadir Toprak Elementi, III-VI yarıiletken bileşikler

ABSTRACT Ph. D. Thesis THE GROWTH AND INVESTIGATION OF InSe AND InSe:Ho SINGLE CRYSTALS AND ELECTRICAL AND OPTICAL PROPERTIES AS A FUNCTION OF TEMPERATURE Aytunç ATEŞ Atatürk University Faculty of Arts and Sciences Depertment of Physics Supervisor: Prof. Dr. Muhammet YILDIRIM InSe has layerd structure. InSe is very important in solar energy transports and the other thecnology applications. The interest on this crystal is increasing in recent years. On the other hand, the rare earth elements effect electrical and optical propertties of this crystals. Firstly InSe and four different Ho doped samples were grown in our crystal laboratory. The Ho rates of are 5/100.000, 1/10.000, 5/10.000 and 1/1000. Electrical and optical properties of these samples as function of temperature and external electric field effect on the band gap were investigated. Using the electrical measurements, the transvere and longitidunal magnetoresistance coefficents, carrier concentration, Hall coefficent, mobility and electrical resistivity were calculated and investigated. From the absorption measurements, absorption coefficent, band gap energy, exiton energy and using the Urbach Rule, the Urbach energy and Steepness parameter were calculated. It was shown that, the intensity of the absorption spectra in InSe:Ho samples is bigger than that of InSe, but in high Ho concentration, Ho is decreasing the intensity of the absorption peaks. The change in absorption peaks and band gap energy with temperature were investigated under the 7.5 103 V/cm electric field too. There exists no change in the band gap energy in 2InSeHo and 5InSeHo samples. In HnSe, 3InSeHo and 4InSeHo samples, it is seen that the band gap is sliping to long wavelength. 2002-118 pages Keywords: Hall effect, magnetoresistance, absorption, rare earths compounds semiconductors «j u