Aşırı selenyum katkılı siyah silisyum görünür ve kızılötesi dedektörlerin üretimi ve karakterizasyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Nanotıp A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: OZAN AYDIN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): TUNAY TANSEL
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Silisyum (Si) malzemesinin yasak bant aralığı haricinde, görünür bölgede (VIS) ve yakın kızılötesi (NIR) radyasyon algılaması dışında, düşük maliyetle ve yüksek performansla gece görüş uygulamalarında kullanılabilmesi amacıyla lineer hızlandırıcıda çift donör iyon olan selenyum (Se) ekimi yapılmış, iyon ekimi sırasında amorflaşan yüzey nanosaniye atımlı lazer (Nd:YAG) ile hem çabuk yüzey eritme ve aktivasyon enerjisi verilerek donör iyonların p-türü Si(100) alt taban iyonları ile bağ kurarak aktivasıyonu, hem de belli enerji yoğunlukları ile lazer operasyonu yapılarak bir örnekte yalnızca eritme ile kristalizasyon, diğer örnekte ise kristalizasyon yanı sıra 300 nm derinlikte yüzeyin pürüzleşmesi sağlanmıştır. İyon ekimi yapılan silisyumun yüzey eritme yapılmadan önce, yapıldıktan sonra ve pürüzleştirme yapıldıktan sonra geçirgenlik ve yansıma katsayıları oranları FTIR'da ölçülerek absorptans hesabı yapılmış, bu absorptanslardan ışığın soğurma katsayısı hesaplanmıştır. Sonrasında ise bu örneklerin VIS & NIR spektrum için monokromatör, IR spektrum için FTIR spektral tepki ve siyah cisim ile tepe tepkisellikleri oda sıcaklığı ve sıvı azot sıcaklığı dolaylarında ölçülmüştür. Bu verilerden yola çıkılarak ise Jones dedektivite (D*) hesabı yapılmıştır. VIS & NIR bölge tepe tepkiselliği oda sıcaklığında 0 V gerilim için 20,4 A/W, -60 mV için 20,8 A/W ölçülmüştür ve %100 kesilim dalgaboyu 1,2 μm olarak gözlemlenmiştir. Sıvı azot kaynama sıcaklığında ise bu değerler 0 V için 12,1 A/W, -60 mV gerilim altında ise 12,2 A/W olarak ölçülmüştür. 1,8 J/cm2 enerji yoğunluğu ile yalnızca eritme yapılarak elde hazırlanan örneklerde ise oda sıcaklığında VIS & NIR tepe tepkiselliği oda sıcaklığında 0 V için 67,3 A/W, -60 mV için ise 68,2 A/W, 79 K için ise 0 V için 56,4 A/W, -60 mV için ise 59,2 A/W olarak ölçülmüştür. VIS & NIR bölgede aşırı katkılı siyah silisyum örneklerde Jones dedektivite ise 1014 cm.Hz1/2.W-1 (Jones), aşırı katkılı pürüzlü olmayan fotodiyotlarda ise 1016 cm.Hz1/2.W-1 (Jones) olarak elde edilmiştir. MWIR & LWIR bantları için ise %100 kesilim dalgaboyu 9,5 μm olarak gözlemlenmiştir. Tepe tepkiselliği 10-5 A/W mertebelerinde ve dedektivitesi 1010 cm.Hz1/2.W-1 olarak hesaplanmıştır. IR bölgede mertebe bakımından pürüzlü ve pürüzsüz örnekler aynı mertebelerde tepkisellik ve D* değerlerine sahiptir. Karanlık akımı engellemek için ise siyah silisyum örneklere PECVD ile SiO2 pasivasyonu yapılmış, pasivayson sonrasında VIS & NIR bölge tepe tepkiselliği oda sıcaklığında 0 V gerilim için 32,4 A/W, -60 mV için 33,2 A/W ölçülmüştür. Yine aynı bölgede 79 K sıcaklıkta ise tepkisellik 0 V için 25,3 A/W, -60 mV için ise 25,6 A/W ölçülmüştür. D* değerleri ise pasivasyon sonrasında siyah silisyuım örnekler için VIS & NIR bölgede oda sıcaklığında 0 V için 1013 cm.Hz1/2.W-1, -60 mV için 1014 cm.Hz1/2.W-1, 79 K için ise 0 V ve -60 mV bias altında 1016 cm.Hz1/2.W-1 mertebelerindedir. IR bölge için ise pasivasyon sonrasında siyah silisyum örneklerin tepe tepkisellik, kuantum verim ve D* değerleri yüz kat kadar artış göstermiştir.