N-GaSb/n-GalnAsSb/N-GaAlAsSb izotip heteroyapıların elektrik ve fotoelektrik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, izotip N-GaSb/n-GaInAsSb/N-GaAlAsSb çift heteroyapı ların elektrik ve fotoelektrik özellikleri incelenmiştir. Bilindiği gibi, heteroeklem tipleri üç çeşittir: I.tip iç içe bant düzenli sistem, II.tip basamak bant düzenli sistem ve II.tip ayrılmış bant düzenli sistem. I.tip iç içe bant düzenli sisteme sahip heteroklemlerde dar bantlı yarıiletkenin iletkenlik ve valans bantları, geniş bantlı yarıiletkenin bant aralığının içinde bulunur. AEc ile AE, bant kırılmaları zıt işaretlere sahiptir. II.tip heteroeklemler, iki farklı çeşitli bant düzeni gösterebilir. II.tip basamaklı sistemde (araştırması yapılan izotip çift heteroyapı bu sisteme sahip), yarıiletkenin iletkenlik ve valans bandından biri, diğer yarıiletkenin bant aralığının dış tarafında bulunur ve bant kırılmaları aynı işarete sahiptir. GaSb/InAs sisteminde, dar bantlı yarıiletkenin iletkenlik ve valans bantlarının her ikisi de geniş bantlı yarıiletkenin yasak bant aralığının dışında bulunduğu eklemler, II.tip ayrılmış bant düzenli heteroeklemleri oluştururlar. Bu araştırmada ele aldığımız izotip heteroyapılardaki karanlık akım mekanizmaları çeşitli sıcaklıklarda incelenmiştir. 90-300 K sıcaklık aralıklarında incelenmiş olan izotip heteroyapılar, doğrultucu özellik göstermektedir. Deneysel ve teorik sonuçların karşılaştırılması göstermektedir ki düşük sıcaklık bölgesinde akım akışının tünel mekanizması her iki yönde beslemede (iletim ve tıkama yönü) de baskın gelmektedir. İzotip N-GaSb/n-GaInAsSb/N-GaAIAsSb çift heteroyapıların spektral karakteristiği de incelenmiş olup iletim ve tıkama yönündeki fotoakım yükselmelerine bakılmıştır. II.tip basamak bant düzenli çift heteroyapılarla ilgili bu tez çalışmasının bir orijinal çalışma olduğu söylenebilir. Çünkü bu tezde ilk kez izotip N-GaSb/ n-GaInAsSb/N-GaAlAsSb çift heteroyapıların elektrik ve fotoelektrik özellikleri incelenmiştir.

The electrical and photelectrical properties of isotype N-GaSb/n-GaInAsSb/ N-GaAlAsSb double heterostructures were investigated. There are three types of heterojunctions. Type I, nested band alignment, type II, staggered band alignment and type II, broken gap alignment. In type 1 heterojunctions the conduction and the valence bands of the narrow-gap semiconductor are nested within the bandgap of the wide-gap material, and the band offsets AEC and AE, have opposite signs. Type II heterojunctions can demonstrate two different kinds of band alignment. In a staggered type II system (this system has been investigated) one of the conduction or the valence band of the semiconductor lies outside the bandgap of the other material, and the band offsets have the same sign. At large band offsets a broken gap alignment will be formed in type II heterojunctions, when neither the conduction band nor the valence band of the narrow-gap semiconductor is located within the bandgap of the wide-gap material, as occurs in the GaSb/InAs system. The dark current mechanisms in the isotype heterostructures were investigated at several temperatures. It is shown that a type II staggered heterojunction can behave as Schottky diyotes and the dark current-voltage (I-1) characteristics of this isotype heterostructures were rectifying over the whole temperature range 90-300 K. The qualitative comparison of experimental results with theory shows that, in the low temperature region the tunneling mechanism of the current flow dominates in both, forward and reverse biases. The spectral characteristics of isotype N-GaSb/n-GaInAsSb/N-GaAlAsSb double heterostructures and photocurrent amplifications were also investigated at forward and reverse applied biases. It can be said that this thesis about type II staggered heterojunctions is an unique study. Because the electrical and photoelectrical properties of isotype N-GaSb/ n-GalnAsSb/N-GaAlAsSb double heterostructures were investigated firstly in this thesis.