Güneş hücresi ve lazer uygulamaları için büyütülen SB tabanlı III-V grubu yarıiletken yapıların incelenmesi

Uydu-uzay ve havacılık uygulamalarının baş aktörü olan III-V grubu fotovoltaik teknolojilerinde termalizasyon ve geçirgenlik kaybını en aza indirerek güneş enerjisini etkin bir şekilde dönüştürebilen yüksek verimli çok eklem güneş hücreleri geliştirme çalışmaları dikkat çekici bir şekilde ilerlemektedir. Son yıllarda kızılötesi bölgeyi en iyi şekilde kullanabilmek için alt-hücre olarak GaSb'nin kullanımı ve entegrasyonu üzerine yoğun araştırma faaliyetleri başlatılmıştır. Diğer yandan, yüksek hızlı ve çok amaçlı sistemler için elektronik ve fotonik bileşenlerin aynı çip üzerinde hibrit entegrasyonu ihtiyacı her geçen gün hızla artmaktadır. Bu aşamada, III-V grubu yarıiletkenlerin üstün elektronik ve optoelektronik uygulamalarını fonksiyonel ve maliyet etkin hale getirerek yaygınlaşmalarını sağlayabilmek için Si teknolojisiyle verimli bir şekilde entegrasyonu geleceğin teknolojisinde en önemli yaklaşımlardan biri olarak öngörülmektedir. Sb tabanlı üçlü ve dörtlü alaşımlar, bazı özel yarıiletken aygıt teknolojilerinin geliştirilmesinde ilgi çeken III-V grubu malzemelerden biridir. Enerji bant aralığının alaşım konsantrasyonu ile istenilen şekilde ayarlanabilmesi kuantum heteroyapılı aygıt tasarımı ve üretiminde neredeyse sınırsız esneklikler sunabilmektedir. Bu nedenle, GaSb tabanlı üçlü ve dörtlü alaşımların büyütme mekanizmalarının anlaşılması ve karakterizasyon çalışmaları ile özelliklerinin incelenmesi oldukça önemlidir. Tez çalışmasının ilk kısmında, GaSb ve Si alttaş üzerine GaSb tek eklem güneş hücresi fabrikasyonları gerçekleştirilmiş ve karakterizasyonları yapılmıştır. GaSb alttaş üzerine büyütülen GaSb güneş hücresinden %1,20 enerji dönüşüm verimliliği elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise GaSb tabanlı üçlü (AlAsSb) ve dörtlü (InGaAsSb/AlGaAsSb) malzemelerin moleküler demet epitaksi tekniğiyle epitaksiyel büyütmeleri gerçekleştirilmiştir. Farklı büyütme parametrelerinin epitaksiyel filmler üzerindeki yapısal özellikleri incelenmiştir. Deneysel bulgulardan elde edilen geri besleme ile hem filmlerin ve hem de büyütme koşullarının en-iyileştirme süreçleri gerçekleştirilmiştir.