7 research outputs found
Growth and optical characterization of lattice mismatch (x?0.53, y?0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs quantum heterostructures by movpe
No full textFen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim DalıBu tez çalışması kapsamında, Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Nanofotonik Uygulama ve Araştırma Merkezi'ndeki Metal Organik Buhar Faz Epitaksi (MOVPE) sistemi ile InP alttaş üzerine örgü uyumsuz (x?0.53, y?0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantum heteroyapıları büyütülmüş ve karakterizasyonları yapılmıştır. Örgü uyumsuz InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantum heteroyapılarında yer alan Si-katkılı ve katkısız tabakalar arası geçiş sürelerinde optimum değerleri elde edebilmek için farklı kombinasyonlar oluşturularak incelenmiştir. Büyütme sonrasında örneklerin kristal kalitesi ve kalınlık hassasiyeti X-ışını kırınımı (XRD) ile analiz edilmiştir. Ayrıca büyütülen numunelerin kalınlık hassasiyetlerini daha detaylı incelemek için Global Fit simülasyon programından iki farklı hesaplama yöntemi kullanılmıştır. Örneklerin optik karakterizasyonunu ve optik bantlar arası geçişlerini hesaplamak için 10 K- 300 K sıcaklık aralığında fotolüminesans (PL) ölçümü yapılmıştır. Ölçüm sonuçları ile teoriyi karşılaştırmak için InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantum heteroyapılarındaki optik bantlar arası geçişler Nextnano simülasyon programı ile hesaplanmıştır. Yapılan karakterizasyon ve simülasyon çalışmaları sonucunda Si-katkılı ve katkısız tabakalar arası geçiş sürelerinin yapıların kalınlığını ve InGaAs/InAlAs arayüzlerini etkilediği gözlemlenmiştir.In the scope of this thesis, lattice mismatched (x?0.53, y?0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs quantum heterostructures on InP substrate were grown with the Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (MOVPE) system at Sivas Cumhuriyet University Nanophotonics Application and Research Center and characterizations were made. The lattice mismatched InxGa1-xAs/InyAl1-yAs quantum heterostructures were investigated by forming different combinations to obtain optimum values for Si-doped and undoped interlayer transition times. After growth, the crystal quality and thickness sensitivity of the samples were analyzed by X-ray diffraction (XRD). In addition, two different calculation methods from the Global Fit simulation program were used to examine the thickness sensitivities of the grown samples in more detail. In order to calculate the optical characterization and optical band transitions of the samples, photoluminescence (PL) measurements were made in the temperature range of 10 K-300 K. In order to compare the measurement results with the theory, the optical band transitions in InxGa1-xAs/InyAl1-yAs quantum heterostructures were calculated with the Nextnano simulation program. As a result of the characterization and simulation studies, it was observed that the transition times between Si-doped and undoped layers affect the thickness of the structures and the InGaAs/InAlAs interfaces
Örgü uyumsuz (x≠0.53, y≠0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantum heteroyapılarının MOVPE ile büyütülmesi ve optik karakterizasyonu
No full textÖnerilentez çalışmasında, literatür özetinde detaylandırılan uygulamalar için örgüuyumsuz (x≠0.53, y≠0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantumheteroyapılarının MetalOrganik Buhar Fazı Epitaksi (MOVPE) ile büyütülmesi veoptik karakterizasyonu yapılacaktır. Yüksek güçlü ve yüksek frekanslı elektro-optik sistemler ve bu alanda olanihtiyaçları karşılayabilmek için kullanılan yarıiletken malzemeler arasındaInGaAs üçlü alaşımlar en önemlilerinden birisidir. InxGa1-xAsüçlü alaşımlarının örgü sabiti, x=0 için bant aralığı 1,42 eV, örgü sabiti 5.65Å olan GaAs ikili bileşiğinini ve x=1 için bant aralığı 0,35 eV, örgü sabiti6.05 Å olan InAs ikili bileşiğinin değerleri arasındadır. InGaAs alaşımları vedaha geniş yasak bant aralığına sahip yarıiletken çoklu yapıları, elektronik ve optoelektronik aygıtların gelişimi ve kuantum yapılarınınincelenmesi için önemli bir yere sahiptir. InGaAs temelli aygıtlar;metal-yarıiletken-metal fotodedektörleri, yüzeyden-ışımalı dikey-kavitelazerleri (VSCEL), modülasyon katkılı alan etkili transistörleri (HEMT),foto-diyotları, heteroeklem bipolar transistörleri içerir. InGaAs ve InAlAsyarı iletken üçlü bileşikler, Kuantum Çağlayan Lazerler (QCL'ler), Kuantum KuyuKızılötesi Fotodedektörler (QWIP'ler), Alan Etkili Transistörler (FET'ler) veYüksek Elektron Hareketli Transistörler (HEMT'ler) gibi elektronik veoptoelektronik cihazlar için çok önemli malzemelerdir. InP alttaşı üzerinde büyütülen In(Ga)As/InAlAskuantum heteroyapıları hem deneysel hem de teorik olarak kapsamlı bir şekildeincelenmiştir. Tek kuantum kuyuları, çoklu kuantum kuyuları ve süper örgülerdahil olmak üzere InGaAs/InAlAs/InP kuantum kuyusu (QW) heteroyapıları, yüksekhızlı elektronik ve fotonik cihazların yanı sıra uzun dalga boyuna sahip optikiletişimdeki uygulamalar için de özel avantajlara sahiptir. İlk olarak, InGaAs/InAlAs QW heteroyapılarının bant yapısıve bant ofseti, InGaAs aktif katmanının ve InAlAs bariyer katmanının bileşiminiveya kalınlığını değiştirerek farklı uygulama amaçları için esnek bir şekildeuyarlanabilir. İkincisi, InGaAs/InAlAs QW bantlar arası geçişlerin dalga boyu,standart 1.31- ve 1.55-μm optik iletişim dalga boylarını kapsayabilir. Üçüncüsü,InGaAs/InAlAs sisteminin geniş iletim bandı ofseti, InGaAs/InAlAs cihazlarıiçin güçlü bir elektron hapsi ve ardından yüksek sıcaklık kararlılığı ve yüksekhızlı modülasyon kabiliyeti sağlar. Bu tez kapsamında yukarıdabahsedilen uygulamalar ve sağladığı özel avantajlardan dolayı,· Örgüuyumsuz (x≠0.53, y≠0.52) InxGa1-xAs/InyAl1-yAs kuantumheteroyapılarının üretimi yapılacaktır.· Büyütülen InxGa1-xAsve InyAl1-yAs tabakalarının üçlü alaşım oranları vekalınlıkları yüksekçözünürlüklü x-ışını kırınımı (HR-XRD) sistemiile belirlenecektir.· Üretilenkuantum heteroyapıları fotolüminesans (PL) sistemi ile karakterize edilerekyasak enerji aralıkları ve ışınım dalga boyları belirlenecektir.· AyrıcaInxGa1-xAs ve InyAl1-yAsalaşımlarındaki farklı In oranları ile değişen kuantum yapılarının, bant yapısımodellemesi yapılacaktır. </p
The Effect of Si (111) Substrate Surface Cleaning on Growth Rate and Crystal Quality of MOVPE Grown AlN
No full textIn this work, the effect of Si (111) substrate surface cleaning by RCA (Radio Corporation of America) method on growth rate and crystalline quality of epitaxially grown AlN thin films by MOVPE (Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) technique is investigated. In situ reflectance system and high resolution X-ray diffraction (HRXRD) technique are used for the analysis of growth rate and crystal quality of epitaxial AlN layers, respectively. Also, The Raman measurement is done to show the effect of the RCA cleaning procedure on the position of the peaks that occurred in the Raman spectra. The results have shown that the surface cleaning of Si (111) substrate by the RCA method removes the oxide layer formed on the surface, also helps to decrease the parasitic reactions and increases the adatom efficiency, results in an increased growth rate of the AlN layer. Besides, surface cleaning of Si (111) substrate by the RCA method has reduced the FWHM value similar to 5% for omega-2 theta scan and similar to 60% for omega scan of AlN epilayer, indicating an improvement in crystal quality.TUBITAK [117F339, 118F425]; Scientific Research Project Fund of Sivas Cumhuriyet University [M-772]This study is supported by TUBITAK under the project numbers 117F339, 118F425 and by the Scientific Research Project Fund of Sivas Cumhuriyet University under the Project number M-772. The authors acknowledge the usage of the Nanophotonics Research and Application Center at Sivas Cumhuriyet University (CUNAM) facilities
Gunn Effect in InGaAs Epilayer Structures
No full textIn this study, we have investigated emission characteristic and Gunn oscillations of InGaAs- based light emitter that dependson Gunn effect observed from domain transition along the device. The structures were grown by the Metal Organic VapourPhase Epitaxy (MOVPE) with an alloy composition on %In = 0.53 and defined in a simple bar structure with different contactgeometries using standard pholithograpy techniques. Threshold electric field was determined from the beginning of the NDRto observe Gunn oscillations. In the electroluminescence measurements at this threshold electric field value (3kV/cm) [1] , itis observed that this structure emits at a wavelength of about 1600 nm. Above threshold electric value a drastic increase at theemission has been observed. Electrical measurements were conducted at a pulse width of applied voltage of 20ns, 40ns and60ns. From the beginning of the NDR, Gunn oscillations have observed with a frequency of approximately between 0,5 GHzand 1GHz depending on the electric field
Influence of Highly Efficient Carbon Doping on AlxGa1−xAs Layers with Different Al Compositions (x) Grown by MOVPE
No full textCarbon (C)-doped aluminum gallium arsenide (AlxGa1-xAs) epitaxial layers with different aluminum (Al) concentrations have been grown on gallium arsenide (GaAs) substrates by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) technique. The impact of varying carbon tetrabromide (CBr4) flow rates on the electrical properties of AlxGa1-xAs materials with different Al compositions has been investigated. High-resolution x-ray diffraction (HRXRD) measurement and a Hall effect measurement system have been used to determine the Al compositions and to evaluate the electrical properties. It has been found that the carrier density increases and the mobility decreases by increasing the flow rate of CBr4 and changing Al compositions up to a certain point. In contrast, at higher Al compositions, a decrease in carrier density and an increase in mobility have been observed with increasing CBr4 flow rate. Since these observed trends require to be analyzed in more detail, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) has been used to analyze the elements in the structure. From the XPS results, it has been shown that the atomic concentration of the arsenic in the structure decreased with the increase in CBr4 flow rates. In addition, it has been shown that the Al composition in the AlxGa1-xAs material obtained from the XRD results increases with the increase in the atomic concentration of the arsenic. Accordingly, a linear increase in carrier concentration is shown with increasing Al composition. This increase is explained by the effect of the Al-C bond content on the electrical properties of Al(x)Ga(1-)xAs.TUBITAK [116F365]; Scientific Research Project Fund of Sivas Cumhuriyet University [MRK-2022-003]AcknowledgmentsThis study is supported by TUBITAK under Project Number 116F365 and by the Scientific Research Project Fund of Sivas Cumhuriyet University under the Project Number MRK-2022-003. The authors acknowledge the usage of the Nanophotonics Research and Application Center at Sivas Cumhuriyet University (CUNAM) facilities
In-situ and ex-situ face-to-face annealing of epitaxial AlN
No full textAlN films have been deposited on c-plane sapphire substrates by metalorganic-vapor-phase-epitaxy (MOVPE). The changes in the film structure have been investigated by applying different annealing processes which are ex situ rapid thermal annealing (RTA) and in-situ process after the nucleation-layer (NL). The AlN nucleation-layer grown on sapphire has been annealed face-to-face with ex-situ (RTA) process for 3 min and with in-situ process for 3 h, then pulsed-atomic-layer-epitaxy AlN film has been grown at a high temperature. The samples have been characterized by high-resolution X-ray diffraction, atomic force microscopy, Ultraviolet-visible spectrometry, and Raman scattering to examine the structural properties, surface morphology, and optical properties. The sample annealed with the ex-situ (RTA) process, where rapid diffusion took place, has reached larger grain sizes and the dislocation density has decreased as the grain boundary decreased. Although better crystal quality has been obtained with the ex-situ (RTA) process, it has been observed that the surface roughness of the sample annealed with the ex-situ (RTA) process is higher than that of the sample annealed with the in-situ process. Considering the results, a schematic prediction of the growth process after face-to-face annealing has been proposed. Experimental findings have shown that different annealing processes after growing the AlN-NL have a great effect on the properties of the AlN
