Eriyik ve buhar tekniği ile büyütülen yüksek kalite ZnO kristallerinin optiksel özellikleri

Abstract

Bu çalısmada, eriyik ve buhar tekniği ile büyütülen yüksek kalite ZnOkristallerinin optiksel özellikleri incelenmistir. Büyütme sonrası farklı gaz ortamlarındaısısal tavlamalara tabi tutulan örneklerin yansıma ve emisyon spektrumları alınmıstır.Sonuçlar birbirleri ile karsılastırmalı olarak yorumlanıp bu ısısal tavlama islemininörneklerin optiksel özellikleri üzerine olan etkileri tartısılmıstır. Her iki spektrumda daZnO kristalin wurtzite yapısına eslik eden baskın içsel optik geçisler detaylı olarakanaliz edilmistir.Kristalin A, B ve C- değerlik bantlarına karsı gelen serbest eksitonların taban veuyarılmıs durumları düsük sıcaklık yansıma spektrumlarında gözlenmistir.Fotoluminesans ölçümlerinde ise A ve B değerkil bandına ait optik geçisler net olarakgözlenmis olup A bantına ait serbest eksiton bağlanma enerjisi uyarılmıs durumunspektral pozisyonundan elde edilmistir.FL ölçümlerinde ayrıca kristal yapıya ait, polariton, bağlı eksitonlar ve bunlarınikincil-elektron uyduları ile verici-alıcı çifti geçisleri ve bunların boylamsal optik fononreplikaları gibi içsel ve dıssal geçislerde gözlenmistir. Hem yansıma hemde FLölçümleri eriyik ve buhar tekniği ile büyütülen ZnO kristallerinin çok yüksek kalitedeolduklarını göstermistir.ANAHTAR SÖZCÜKLER:ZnO/Fotolümünesans/Eksiton/Polariton/Optoelektronik

Optical properties of high-quality melt-grown and vapor-grown ZnO crystalsare reported. The reflection and emission spectra of samples which are post-treatedat different gas environment are compared. For both samples, the reflection andemission spectra predominantly related to the intrinsic properties associated with thewurtzite structure of the crystals are analyzed in detail.Both the ground state and the excited state of the free excitons associated withthe A, B, and C ? valance bands of the crystals are spectrally observed in reflection.Free exciton binding energies was determined from the position of the excited statesof the free excitons, assuming a hydrogenic character for these excitons.Additional intrinsic and extrinsic fine structures such as polariton, twoelectronsatellites, donor-acceptor pair transitions, and LO-phonon replicas have alsobeen observed in photoluminescence spectra. The details of both the reflection andemission spectra for the melt-grown and vapor-grown ZnO crystals verify the highqualityof materials.KEY WORDS : ZnO/Photoluminescence/Excitons/Polaritons/Optoelectronics