Lantan katkılı TIIıns2 katmanlı ferroelektrik yarıiletken kristallerin piroelektrik özelliklerine ışık veya elektrik alan ile uyarılmış yapısal safsızlıkların etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında, lantanyum katkılı katmanlı TlInS2 (TlInS2+La) ferroelektrik yarı- iletken kristalindeki 80–300 K sıcaklık aralığında piroelektrik akım ve ışık uyarımlı geçici akım spektroskopisi (Photo–induced Current Transient Spectroscopy: PICTS) araştırma sonuçları sunulmuştur. Elde edilen sonuçlar ve veriler karşılaştırmalı olarak yapılmıştır. Farklı olan safsızlık merkezleri belirlenip tanımlanmıştır. Kristallerin yapısında bulunan kusurların piroelektrik özelliklerini belirleyebilmek için deneysel verilerin analizi yapılmıştır. Derin seviyeye yerleşmiş olan tuzakların yakalama tesir kesitleri ve iyonlaşma akti- vasyon enerji değerleri farklı ısıtma hızı ile elde edilmiştir. Düşük sıcaklıklarda etkili olan (156 K) ve aktivasyon enerjisi 0.29 eV yakalama tesir kesiti sırası ise 2.2×10?10cm2 olan derin enerji seviyesi tuzağı BTE43'ün lantanyum katkısından kaynak-landığı an- laşılmıştır. PICTS ölçümlerinde derin seviye tuzak merkezi B5, TlInS2+La kristallerinde olan oransız faz bölgelerini içeren sıcaklık aralıklarında yapısal düzensizleşmeye, düzen bozulmasına bağlı çok büyük bir statik dielektrik sabit etkin hale gelmektedir. B5 için yapılan PICTS modellemesinden alınan ölçümlerde katkısız TlInS2 kristaline özgü olan derin seviye tuzağının aktivasyon enerjisinin 0.3 eV olarak, yakalama tesir kesiti ise 1.8 × 10?16cm2 olarak belirlenmiştir.In this thesis, the results of the investigation on pyroelectric current and photo-induced current transient spectroscopy (PICTS) in the temperature range of 80–300 K for lan- thanum doped layered TlInS2 (TlInS2+La) ferroelectric semiconductor crystal are pre- sented. The obtained results and data have been compared. Different impurity centers have been identified and characterized. An analysis of the experimental data has been performed to determine the pyroelectric properties of the defects present in the crystal structure. The capture cross-sections and ionization activation energy values of deep–level traps were obtained at different heating rates. It was understood that the deep energy level trap BTE43, which is effective at low temperatures (156 K) and has an activation energy of 0.29 eV and a capture cross-section of 2.2 × 10?10cm2, originated from lanthanum doping. In the PICTS measurements, the deep-level trap center B5, associated with the temperature ranges containing disordered phase regions in TlInS2+La crystals, becomes effective due to large static dielectric constant resulting from structural disorder. From the measurements obtained by PICTS modeling for B5, the activation energy of the deep-level trap specific to the undoped TlInS2 crystal was determined to be 0.3 eV, and the capture cross-section was 1.8 × 10?16cm2.