A3B3C6-2 tabakalı yarıiletken bileşimlerinde optik geçirgenlik ve soğrulma etkileri

Abstract

A3B3C6 2 formüllü, tabakalı yarıiletken TlInS2, TlGaSe2 ve TlGaS2 kristallerinde optik soğrulma spektrumlarının ölçümü ve karakterizasyonu aracılığı ile bu kristallerin enerji bant yapısı arastırılmıs ve optoelektronikte uygulanma alanları belirlenmeye çalısılmıstır. TlInS2, TlGaSe2 ve TlGaS2 kristallerinin yasak enerji bant aralığı 2 eV değerinden yüksek olduğundan, bu enerji değeri görülebilir bölgedeki optik ısınların foton değerlerine uygun gelmektedir. Soğrulma spektrumlarının ölçümleri bu açıdan önemlidir. Bu çalısmada kristallerin soğrulma verileri hem üç boyutlu hem de iki boyutlu modele göre incelenmistir. Üç boyutlu modele göre yapılan fittinglerden (veriye uydurma) kristallerin izinli mi yoksa izinsiz mi geçise sahip olduğu tam olarak anlasılamamaktadır. Bu yüzden iki boyutlu modelden de yararlanılmıs ve geçis türü buna göre belirlenmistir. Kristallerden elde ettiğimiz verileri kullanarak yaptığımız fittingler sonucunda TlInS2, TlGaSe2 ve TlGaS2 kristallerinin dolaylı bant aralığına sahip olduğunu ve bu kristallerin en çok dolaylı izinsiz geçisler için bulduğumuz verilere göre yaptığımız fittinglere uygun olduğu bulunmustur. Oda sıcaklığında elde edilen verilerin değerlendirilmesi sonucu üç boyutlu modele ve iki boyutlu modele göre dolaylı yasaklı bant aralıklarının değerleri kristaller için sırasıyla söyledir: TlInS2 ( i Eg = 2, 2702eV , i g E = 2, 2836eV ), TlGaSe2 ( i g E =1,8758eV , i g E =1,9128eV), TlGaS2 ( i g E = 2,396eV , i g E = 2, 425eV ). Bu geçislerde yardımcı olan fononların enerjileri de TlInS2 için c hw = 0,023eV , c hw = 0,02615eV , TlGaSe2 için c hw = 0,0531eV, c hw = 0,05565eV , TlGaS2 için c hw = 0,029eV, c hw = 0,034eV olarak bulunmustur.

In this thesis, band structures of A3B3C6 2 layered semiconductors of TlInS2, TlGaSe2 and TlGaS2 crystals are studied by measurement and characterization of optical absorption spectrums of them. Since these crystals have forbidden band gaps above 2 eV, these energy values correspond to photon energies of the optical rays in the visible range. For this reason, measurements of the absorption spectrums are very important. In this study, the absorption data is investigated according to both three dimensional and two dimensional models. It is hard to say that crystals have whether allowed or forbidden transitions according to only three dimensional model. Therefore two dimensional model was also used and transition types were determined according to this model. By the results of the fittings made by using of the data obtained from the crystals, it was found that these crystals have indirect band gap and the fittings that we made according to indirect forbidden transitions are the most likely for them. By determination of the data obtained at room temperature, indirect forbidden band gap values according three dimensional and two dimensional are found respectively: TlInS2 ( i Eg = 2, 2702eV , i g E = 2, 2836eV ), TlGaSe2 ( i g E =1,8758eV , i g E =1,9128eV), TlGaS2 ( i g E = 2,396eV , i g E = 2, 425eV ). Energy values of the phonons that contribute to these transitions are found c hw = 0,023eV , c hw = 0,02615eV for TlInS2, c hw = 0,0531eV, c hw = 0,05565eV for TlGaSe2 , c hw = 0,029eV, c hw = 0,034eV for TlGaS2.