Kızılötesi dedektör uygulamaları için ınassb ve gaınassb bileşiklerinin gaas alttaş üzerine mbe tekniği ile büyütülmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, InAsSb ile GaInAsSb üçlü ve dörtlü bileşikleri GaAs alttaş üzerine yüksek kalitede MBE tekniği ile büyütülüp yapısal, optik ve opto-elektronik karakterizasyonları yapılmıştır. Örnekler, GaAs düzeltme katmanlı ve GaSb geçiş katmanlı olarak konsantrasyona bağımlı bir şekilde sistematik olarak büyütülmüş, kristal kaliteleri ve örnek konsantrasyonu yüksek çözünürlüklü X-ışınımı kırınımı tekniği ile incelenmiştir. Sitrik asit ve hidroklorik asit çözeltisi için InAs1-xSbx örneklerinin konsantrasyona bağlı aşındırma hızları belirlenmiştir. Raman spektroskopisi tekniği ile örgü dinamikleri hakkında bilgi edinilmiş ve InAs1-xSbx (x≥0,55) yapılarının iki-kipli InAs- ve InSb-benzeri boyuna optik fonon frekansına sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca, bu yapıların InSb-benzeri karmaşık-kipli akustik fonon frekansına sahip olduğu görülmüş ve Raman frekans doruklarının yerleri x konsantrasyonun bir fonksiyonu olarak sunulmuştur. Orta dalgaboylu kızılötesi bölgede algılama yapmak üzere tasarlanan InAs1-xSbx fotodedektör yapılarının, fototepki ölçümleriyle kesim dalga boyu ve bant aralığı enerjileri belirlenmiştir.. Dedektör yapılarının sıcaklık bağımlı karanlık akım ölçümlerinden aktivasyon enerjileri elde edilmiş ve karanlık akıma etki eden mekanizmalar bulunmuştur. Yakın dalgaboylu kızılötesi bölgede algılama yapmak üzere tasarlanan GaxIn1-xAsySb1-y yapılarının bant enerjileri fotolüminesans ve fototepki ölçümleri sonucunda bulunmuştur.

In the scope of this thesis, high quality InAsSb/GaInAsSb ternary and quaternary compounds were grown on GaAs substrates by MBE technique and their structral, optical and opto-electronic properties were studied. The samples were grown systematically depending on the concentration by using either GaAs buffer layer or GaAs buffer layer with GaSb transition layer. Their crystal quality were investigated by means of high resolution X-ray diffraction technique. Etching rate of InAs1-xSbx epilayers were determined depening on the concentration for citric and hydrochloric acid solution. By Raman spectroscopy, their lattice dynamics were examined and it was shown that InAs1-xSbx (x≥0,55) structures exhibited two-mode InAs- and InSb-like longitudinal optical phonon frequencies. Furthermore, in acoustic phonon region these structures presented InSb-like mix-mode acoustic and all Raman frequency peak locations were defined by equations as a function of x concentration. The cutoff wavelengths and band gap energies of InAs1-xSbx photodetectors were determined and designed that they have a detection in mid-wavelength infrared region. The activation energies were obtained from temperature-dependent dark current measurements of the detector structure and found the mechanisms that affect the dark current. Band gap energies of GaxIn1-xAsySb1-y photodetectors were identified by using photoluminescence and photoresponse measurements. It was observed that the diodes have a photoresponse in the near infrared region.