Azot iyonları ekilmiş tabakalı galyum selenit kristallerinde fotolüminesans

Abstract

Son yıllarda Galyum Selenit(GaSe) tabakalı kristalleri, kristal yapısı vefotoelektronik cihazlardaki potansiyel uygulamalarından dolayı büyük ilgigörmektedir. Özellikle farklı metotlar kullanılarak katkılanan GaSe kristallerinineksiton fotolüminesansı geniş olarak araştırılmaktadır.Bu çalışmada GaSe tabakalı kristalleri geleneksel Bridgman metodukullanılarak büyütüldü ve iyon ekme tekniği kullanılarak katkılandı. Büyütülen bukristaller 60keV enerjili 6x1014 iyon/cm2 dozunda ve 100keV enerjili 1016iyon/cm2dozunda N+ iyonlarıyla c-eksenine paralel olarak bombardıman edildi. 20-300Ksıcaklık aralığında saf ve farklı dozlarda N+ iyonları ekilmiş GaSe kristallerindeeksiton fotolüminesansı araştırıldı. Bu katkılamanın sonucu olarak eksitonfotolüminesans pikinin şiddetinin azaldığı gözlendi. Bunun yanı sıra eksitonfotolüminesansındaki azalmanın yüksek dozda iyon ekilen numuneler için dahayüksek olduğu görüldü. Ayrıca eksiton-fonon etkileşmesinde belirleyici olanfononların enerjisi, saf numune için hÏ p = 18meV , 1014iyon/cm2 dozunda N+iyonları ekilmiş GaSe kristali için hÏ p = 17 meV ve 1016iyon/cm2 dozunda N+iyonları ekilen numune için de olarak bulunmuştur. GaSehÏ p = 15meVkristallerinde farklı dozlarda N iyonlarının ekilmesi sonucu gözlenmesi beklenenheteroeklem davranışı gözlenilememiştir. Numunelerin tavlanmaması ve bu yüzdenN-iyonlarının elektriksel olarak aktif olan uygun alt örgü noktalarına dahilolmamalarının heteroeklem davranışının gözlenilememesinin nedeni olduğudüşünülmektedir.Anahtar Kelimeler: Galyum Selenit, Bridgman Metodu, EksitonFotolüminesansı, yon Ekme Metodu

In recent years, Gallium Selenide(GaSe) layered crystals attractedconsiderable attention because of the crystal structure of this material and potentialapplications in photoelectronic devices. Especially exciton photoluminescence ofGaSe crystals which are doped using different methods has been being widelyinvestigated.n this study, GaSe layered crystals were grown by the conventionalBridgman method and doped by using ion implantaion technique. This as-growncrystals were bombarded in the direction paralel to c-axis by N ion beams of about60 keV ions with 6x1014 ions/cm2 doses and 100keV ions 1016 ions/cm2 dose.Exciton photoluminescence investigated in undoped and N-implanted GaSe<N>crystals in the 20-300K temperature range. It was observed that the intensity of theexciton photoluminescence peak decreased as a result of these implantations.However, the decrease in the exciton photoluminescence peak found to be higher forhigher doses of implanted ions. The energy of phonons that are involved in theexciton-phonon interaction are found to be hÏ p = 18meV for undoped sample,hÏ p = 17 meV for 1014 ion/cm2 N-ions implanted sample and hÏ p = 15meV for 1016ion/cm2 N-ions implanted sample, respectively. The heterojunction behaviorexpected to be seen in N-ion implanted samples has not been observed. The sampleswere not annealed and thus N-ions have not been incorporated into the appropriatelattice sites where they could be electrically active which is thought to be the reasonfor not observing the heterojunction behavior.Keywords: Gallium Selenide, Bridgman Method, ExcitonPhotoluminescence, Ion Implantation Method