Tlgase2 ve tlıns2 katmanlı kristallerinin doğal kusurlarının ultrasonik ses hızı yöntemiyle incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında katmanlı TlInS2 ve TlGaSe2 ferroelektrik yarıiletken kristallerinin elastik sabitleri, kristallerin paraelektrik fazdan düzensiz faza geçiş (Ti) ve düzensiz fazdan düzenli ferroelektrik faza geçiş (Tc) sıcaklık bölgesini kapsayan ? 90 - 300 K sıcaklık aralığında, darbe yankı çakışması yöntemi kullanılarak ultrasonik ses hızı ölçümleriyle incelenmiş ve kristaller üzerine dış etkiler uygulayarak kristaller içerisindeki doğal düzey kusurların davranışları araştırılmıştır. Tezin ilk aşamasında, darbe yankı çakışması yöntemiyle katılarda ultrasonik ses hızının ölçülebilmesi için azot sıcaklıklarında çalışabilecek ölçüm sistemi kurulumu gerçekleştirildi. Tezin ikinci aşamasında, kurulan ölçüm sistemiyle kristaller üzerine katmanlara dik yönde uygulanan, kristal içerisinde C33 elastik sabitinin değişimine karşılık gelen boyuna ve kristal içerisinde C44 elastik sabitinin değişimine karşılık gelen enine ses dalgalarının ses hızı üzerinde özellikle Ti ve Tc sıcaklık bölgelerindeki davranışları araştırılmıştır. Monoklinik yapıda olan TlInS2 ve TlGaSe2 kristaller üzerine elektrik alan, ışık ve hafıza etkileri uygulanarak kristaller içerisindeki ses hızındanki değişimleri anlamaya çalışılmıştır. Işık Uyarımlı Akım Geçiş Spektroskopi yöntemi ile TlInS2 kristalinin derin düzey tuzak parametreleri belirlenmiştir. TlInS2 kristali üzerinde elde deney sonuçları Landau Teorisi temelinde matematiksel olarak modellenmiş ve TlInS2 kristali üzerine uygulanan elektrik alan, ışık ve hafıza etkisi uyarımları sonucunda kristal içerisinde latis yapısında bulunan bozukluklar ve derin düzey kusurların etkilenmeleri üzerindeki bağlantılar açıklanmaya çalışılmıştır.A detailed ultrasonic study of the elastic properties of TlInS2 and TlGaSe2 layered crystals has been made by using the pulse echo overlap technique in the temperature range ? 90 - 300 K including the well - known structural phase transition at T_i from paraelectric to incommensurate (INC) phase and near T_c from INC to commensurate (C) ferroelectric phase. At the first stage of thesis, the measurement setup for the speed of ultrasonic sound wave in solid materials was established by pulse echo overlap method at cryogenic liquid nitrogen temperature. At the second stage, longitudinal and shear elastic waves corresponding to C_33 and C_44 elastic constants of TlInS2 respectively, and propagating along the axis perpendicular to the layers and polarized in different directions at both T_i and T_c phase transition points were worked out. The influence of external electric field, the light illumination and the memory effect on the acoustic properties of TlInS2 monoclinic crystal were investigated. Native Deep Level Traps of TlInS2 were studied and revealed by using Photoinduced Current Spectroscopy. The experimental results on TlInS2 in the frame of the Landau phase transition theory which is based on the assumption influence deep level defects and crystal native imperfections activated under light excitation and the memory effect condition on structural transition in TlInS2 layered crystal at T_c was determined and discussed.