III-V grubu yarıiletken malzeme tabanlı ince film beta (β) voltaik hücrelerin tasarımı ve modellenmesi

Bu tez çalışmasında III-V grubu yarıiletken malzemeler ile 3H (Ti-3H formunda) ve 63Ni izotop kaynaklardan oluşan β-voltaik aygıt tasarımları ve aygıt simülasyonları yapılmıştır. β-voltaik aygıt tasarımları yapabilmek için, beta kaynağından yayılan beta parçacıklarının farklı yarıiletken malzemeler ile etkileşimi, CASINO yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Böylece hem 3H kaynak hem de 63Ni kaynak için beta parçacıkların yarıiletken malzemeler içerisinde erişebildiği derinlik belirlenmiştir. Elde edilen veriler ile çalışma kapsamındaki tüm yarıiletken malzemeler için hem 3H hem de 63Ni kaynak için ayrı ayrı derinliğin fonksiyonu olarak e-p çifti üretim oranları hesaplanmıştır. Daha sonra farklı yarıiletken malzeme kombinasyonlarının kullanıldığı p-n, n-p ve p-i-n gibi eklem yapılarından oluşan farklı β-voltaik aygıt yapıları tasarlanmıştır. CASINO yazılımından elde edilen sonuçlar ile hesaplanan e-p çifti üretim oranları, bir boyutlu aygıt simülasyon programı olan SCAPS yazılımına girdi olarak kullanılıp betavoltaik aygıt simülasyonları yapılmıştır. Farklı yarıiletken malzemelerden ve farklı aygıt mimarisinden oluşan betavoltaik aygıtlarda, eklem bölgelerinin katman kalınlıkları, katkı yoğunlukları ve kusur yoğunluğu gibi parametreler değiştirilerek aygıtların performansı; açık devre voltajı, kısa devre akımı ve aygıt verimliliği gibi çıktılar üzerinden en iyileştirilmeye çalışılmıştır. Tez çalışması kapsamında ilk defa III-V grubu esnek ince film β-voltaik aygıtlar tasarlanıp modellenmiştir. Ayrıca ilk defa simetrik çift yüzey β-voltaik aygıt yapıları tasarlanıp teorik olarak modellenmiştir. Bu teknolojilere yeni bir bakış açısı kazandırılmıştır