Düşük boyutlu ferromanyetik alaşımların optoelektronik özelliklerinin kristal yönelimlerine bağlı olarak incelenmesi

Bu tez çalışmasında, optik özelliklerin kristal doğrultularına bağlı olarak değişimin belirlenmesi için, moleküler beam epitaxy (MBE) yöntemi ile (100), (110), (311)B ve (411)B doğrultularında GaAs yarı-yalıtkan alttaş üzerine büyütülmüş Mn'lı Ga0.999Mn0.001As/AlAs kuantum kuyulu ve Mn alaşımsız GaAs/AlAs kuantum kuyulu yarıiletkenler incelenmiştir. Optik geçiş enerjileri kuramsal olarak hesaplanmış ve fotoiletkenlik ve foto yansıtma deneysel tekniklerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Fotoiletkenlik ölçümlerinin yapılabilmesi için (100), (110), (311)B ve (411)B doğrultularında büyütülmüş Mn alaşımlı ve Mn alaşımsız tüm örnekler Hall Bar ve şerit kontak geometrisinde fabrikasyonları yapılmıştır. Hall olayı ölçüm sonucundan taşıyıcı konsantrasyonun optik geçiş enerjisini etkileyecek kadar büyük olmadığı belirlenmiştir. Bu yüzden optik geçişlerin hesaplanmasında Schrödinger denkleminin çözülmesinin yeterli olacağı tespit edilmiştir. Deney sonuçları, kuramsal olarak hesaplanan olası optik geçiş enerjileri ile karşılaştırılarak analiz edilmiştir. AlAs/GaAs kuantum kuyusu örneklerin düşük sıcaklıkta büyütülmesinden dolayı, GaAs bant aralığından daha düşük enerjili optik geçişler gözlenmiştir. Optik bant aralığının kristal yönelimi ile değiştiği tespit edilmiştir. Mn'ın GaAs içerisine katılması ile bant aralığında kırmızıya kayma gözlnemiştir. Optik bant aralığının, kristal yönelimine Mn'sız AlAs/GaAs örneğine göre daha fazla bağlı olduğu belirlenmiştir. Yerel enerji seviyelerinin optik geçiş üzerine etkisinin daha düzensiz olduğu gözlenmiştir. Örneklerin, kusurlar nedeniyle kompanse olmasından dolayı ferromanyetik etki gözlenememiştir. Hem Mn'sız hem de Mn'lı örneklerde, deneysel ve kuramsal hesaplama sonuçlarının birlikte analiz edilmesiyle; i) yüksek enerjili kuantize enerji seviyelerin geçişleri olduğu, ve ii) yasak geçişlerin veya indirek geçişlerin olabileceği tespit edilmiştir. Tez kapsamında yapılan çalışmalar İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü bünyesinde yer alan Nano ve Optoelektronik Araştırma Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir.