Katmanlı yarı iletkenlere dayalı morötesi ışık algılayıcılarının fiziksel temellerinin incelenmesi ve tasarımı

Abstract

Morötesi fotoalgılayıcılar ticari ve askeri uygulamaları nedeniyle ilgi çekmektedirler. Morötesi ışığın yüksek soğrulma katsayısı nedeniyle morötesi algılayıcı tasarımında yüzey yeniden birleşmesi ve sığ p?n eklem üretilmesi gibi sorunlarla başa çıkılmalıdır. Bazı fiziksel ve teknolojik sorunlar nedeniyle morötesi algılayıcı yapmaya uygun yeni malzemeleri araştırmak oldukça zordur. Morötesi fotoalgılayıcı yapımında kullanılan tüm yarıiletkenler için ortak ve hayati önemde bir sorun yüzey yeniden birle şmesidir. Bu halde morötesi fotoalgılayıcılar için uygun malzeme seçiminde yüzey kalitesi önemli bir faktördür. Katmanlı yarıiletkenler üst üste yığılmış ve zayıf Van? der?Waals bağları ile birbirlerine bağlanmış kristal katmanları ile ayırt edilirler. Bunun bir sonucu olarak pratikte bu kristallerin yüzeyleri serbest bağlar içermeyip kimyasal tepkimelere girmeye isteksizdirler. Schottky diyotlarında uzay?yük bölgesi yarıiletken yüzeye oldukça yakındır ve fazladan bu diyotlar çoğunluk yük taşıyıcısı cihazlarıdırlar. Bununla beraber p?n eklemlere göre üretimleri kolaydır. Böylece, bir çoğunluk yük taşıyıcısı cihazı olması ve yüzeye yakın uzay?yük bölgesine sahip olması bu diyotları kısa dalgaboylarına duyarlı ve hızlı tepki verebilen bir cihaz yapar. Schottky diyotların bu avantajları ile TlGaSe2 kristallerinin sahip olduğu kaliteli yüzeyi göz önüne alındığında TlGaSe2 Schottky fotoalgılayıcıları morötesi fotoalgılayıcılar için iyi bir adaydır. Bu tez çalışmasında TlGaSe2 katmanlı yarıiletkenlerinden üretilmiş morötesi fotoalgılayıcılar tanıtılmış ve bunların elektro?optik özellikleri incelenmiştir.UV photodetectors received much attention due to their commercial and military applications. Due to the high absorption coefficient of the light in the UV region one must overcome the depression of the surface recombinations and fabrication of very shallow p?n junctions when designing UV photodetectors. Some physical and technological drawbacks make the investigations of the new type of semiconductors for UV photo detectors a challenging problem. One of the most crucial problem, that is common to all type of semiconductor materials used for the UV photodetectors, is the surface recombination. So the quality of the surface becomes an important consideration through selecting a semiconductor material for UV photodetectors. Layered semiconductors are characterized by their crystal layers stacked over one another by weak Van?der?Waals bonding. As a consequence, the surfaces of these crystals are practically free of dangling bonds and very inert to chemical reactions.The space? charge region of the Schottky diodes is very close to the semiconductor surface and additionally these diodes are majority carriers devices. And also compared to p?n junctions their fabrication technology is simpler. Therefore, being a majority carrier device combined with surface located space?charge region make them high sensitive to short wavelengths and a fast responsive device. Combined the advantages of Schottky diodes with the surface quality of TlGaSe2 semiconductors make TlGaSe2 Schottky photodiodes a potential candidate for UV applications. In this thesis UV photodetectors fabricated from TlGaSe2 layered semiconductors are presented and their electro?optical properties are investigated.