İki boyutlu Grafen/ReSe2/ReS2 fotodedektör üretimi ve karakterizasyonu

Tez çalışması kapsamında, SCAPS-1D yazılım paketi kullanılarak p-cSi/PSi/ReS2/Grafen ve Grafen/ReSe2/ReS2 yapıları simüle edilmiştir. Simüle edilen Grafen/ReSe2/ReS2 yapısı için p-cSi/PSi/ReS2/Grafen yapısına kıyasla daha yüksek performans elde edilmiştir. 550 nm'de % 96,37 EQE ve 790 nm'de 0,54 A/W R elde edilmiştir. Bu sebeple Grafen/ReSe2/ReS2 yapısı deneysel olarak üretilmiştir. Ayrıca bu yapıya ek olarak Grafen/ReSe2/ReS2/Grafen yapısı deneysel olarak üretilip incelenmiştir. Aygıt fabrikasyonunda kullanılan, 2B ReSe2 ve ReS2 tabakaları CVD metodu ile üretilmiştir. CVD metodu, cihaz uygulamaları için ölçeklenebilir, yüksek kaliteli ReX2 üretim imkanı sunduğu için tercih edilmiştir. Grafen elektrotlar ise ticari olarak satın alınan Grafen filmlerden elde edilmiştir. Grafen film, SiO2/p-Si alttaş üzerine PMMA kullanılarak transfer edilmiştir. Daha sonra litografi ve ICP-RIE ile istenilen boyutlarda Grafen şeritler oluşturulmuştur. CVD tekniği kullanılarak cihaz tasarımına uygun kontrollü biçimde büyütülen ReSe2, ReS2 pulları ve Grafen şeritler PDMS kullanılarak SiO2/p-Si alttaş üzerinde üst üste yerleştirilmiştir. Metalizasyon işlemi sonrasıda ise fotodedektör yapısı elde edilmiştir. Gerçekleştirilen literatür araştırması sonucunda, Grafen/ReSe2/ReS2/Grafen ve Grafen/ReSe2/ReS2 aygıt yapılarını inceleyen herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Üretilen Grafen/ReSe2/ReS2 fotodedektör ile VIS'den NIR'e (510 nm-1550 nm) geniş bir spektral algılama yapılabilmiştir. Bu durum, 2B ReSe2/ReS2 malzemelerinin kesim frekanslarının üzerindeki frekanslarda Grafen'in foton absorbe etmesi ve taşıyıcı üretmesi ile açıklanmaktadır. Dolayısıyla, bu frekanslarda Grafen sadece elektrot olarak değil aynı zamanda fotodedektör gibi davranmıştır. Tez kapsamında üretilen fotodedektör ile 10^4 A/W'ın mertebesinde duyarlılık elde edilmiştir. Yüksek duyarlılığın sonucu olarak % 4.8×10^4 EQE ve 3,6×10^12 Jones D* hesaplanmıştır. Ayrıca üretilen cihazın harici güç kaynağı kullanılmadan algılama yapabildiği görülmüştür. Üretilen fotodedektörün geniş dalga boyu aralığında algılama yapabilmesi bu tip fotodedektörler kuantum haberleşme, otonom araçlar, akıllı tarım, gece görüş sistemleri, uzay ve uydu tabanlı algılama gibi ileri teknolojik alanlarda kullanıldığı için önemlidir. Ayrıca, üretilen aygıtın harici güç kaynağı kullanılmadan çalışması enerji verimliliği açısından önemlidir.