Enhancing light extraction efficiency of IngaN/GaNmulti quantum well light emitting diodes with embedded two dimensional photonic crystal structures

III-nitrürlerin potansiyel olarak sahip oldukları performans, yüksek kırılma indisleri nedeniyle oluşan tam yansımadan dolayı ketlenmektedir. Kırılma indisi 2.7 olan galyum nitrür içinde yol alan ışık, gelme açısı 22° ila 24° arasında olan kritik eşikten fazla olması durumunda hava-galyum nitrür sınırından geçememekte ve gerisingeriye malzeme içine yansımaktadır. Bu durumda, galyum nitrür tabanlı ışık saçan diyotların kuvantum kuyularında üretilen ışığın yalnızca %12'den daha az bir kısmı cihaz dışına çıkabilmektedir. Bu ışığın %66'lık büyük bir kısmı galyum nitrür içinde hapsolmakta, %22'lik bir kesimi ise taban malzeme olan safir içinde yönlenmektedir. Bu tez çalışmasında, galyum nitrür tabanli ışık saçan diyotların ışık çıkarım verimlerini artırmak için iki boyutlu fotonik kristal yapıları kullanılmıştır. Bu bağlamda, Kaliforniya Santa Barbara Üniversitesi işbiliğiyle Amerika'da büyütülen galyum nitrür tabanli malzemeler, Orta Doğu Teknik Üniversitesi ve Bilkent Üniversitesi'nde işlenmiş olup ardından fotonik kristal yapıları p katkı malzemeli katman üzerine basılmıştır.Bu tez iki ana çalışmadan oluşmuştur. Bu çalışmalardan bir tanesi karakterizasyon ve üretim çalışmalarıyken diğer çalışma simülasyon ve modellemeleri kapsamaktadır. Karakterizasyon ve üretim aşamasında öncelikle galyum nitrür malzemesinin reaktif iyon delme (RIE) sistemiyle işlenmesi karakterize edilmiştir. Karakterizasyon bölümünün tamamlanmasının ardında p tipi katkılama aktivasyonu Orta Doğu Teknik Üniversitesi'nde yapılmıştır. Ardından Amerika'da üretilmiş olan bu malzemelerin ışık saçan diyot üretimi sürecindeki işlemler Bilkent Üniversitesi bünyesindeki sınıf-100 mertebesinde bulunan temiz odada yürütülmüş ve karakterizasyon sırasında edinilen bilgiler ışığında diyot üretimi başarıyla tamamlanmıştır. Son bir basamak olarak fotonik kristal yapıları karesel ve üçgensel geometrilerde olmak üzere elektron ışını yazıcısında diyotlar üzerine basılmış ve reaktif iyon sisteminde son halini almıştır.