Electrıcal characterısatıon of InGaAs/GaAs quantum well and graphene semıconductor structures

Bu tezde, n-tipi modülasyon katkılı In0.32Ga0.68As/GaAs kuantum kuyusu yapılarının (kuazi-iki boyutlu yapılar) ve TiO2/Si alttaş üzerine büyütülmüş tek katmanlı grafenin (gerçek iki boyutlu) elektronik taşınım özellikleri incelenmiştir. Büyütme sıcaklığının ve ısıl işlemin kuazi-iki boyutlu yapıların elektronik taşınım özelliklerine etkisi de incelenmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, kuazi iki boyutlu yapılarda 4.2K ile 300K arasındaki sıcaklıklarda Hall Olayı ölçümü kullanılarak elektron mobilitesi ve taşıyıcı konsantrasyonu gibi elektriksel özellikleri belirlenmiştir. Isıl işlem ve büyütme sıcaklığının elektronik taşınım özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmış ve taşıyıcıların mobilitesi, yoğunluğu, etkin kütle, alaşım potansiyeli ve arayüz pürüzlülüğü parametreleri açısından etkileri incelenmiştir. Kuazi iki boyutlu yapılarda (In0.32Ga0.68As/GaAs kuantum kuyusu) baskın saçılma mekanizmalarını belirlemek için, elektron mobilitesinin sıcaklığa bağlı değişimi olası saçıla mekanizmaları dikkate alınarak analitik bir modelle belirlenmiştir. Manyetotransport ölçümleri 4.2K ile 300K arasında yapılmış ve etkin kütle, Fermi seviyesi ve 2D taşıyıcı yoğunluğu, Shubnikov de Haas (SdH) salınımlarının sıcaklığa bağlı değişimleri analiz edilerek bulunmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde, TiO2/Si altaş üzerine kimyasal buhar depolama biriktirme tekniği kullanılarak tek tabaka olarak büyütülmüş grafenin, elektron mobilitesi ve taşıyıcı yoğunluğu gibi elektriksel özellikleri sıcaklığa bağlı olarak Hall olayı ölçümleri ile belirlenmiştir. Sıcaklığa bağlı elektron mobilitesi karakteristiği olası saçılma mekanizmaları dikkate alınarak analitik bir model ile incelenmiştir. Hesaplamalarda boyuna akustik fonon saçılması, uzak arayüz optik fonon saçılması ve sıcaklıktan bağımsız saçılma mekanizmaları kullanılmıştır. Tüm kuazi iki boyutlu örnekler Tampere Teknik Üniversitesi Optoelektronik Araştırma Merkezi'nde (Finlandiya) Moleküler Demet Epitaksi yöntemi ile büyütüldü. Gerçek iki boyutlu grafen örneğinin büyütülmesi ve fabrikasyonu İhsan Doğramacı-Bilkent Üniversitesi'nde gerçekleştirildi. Kuazi iki boyutlu örneklerin fabrikasyonu İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi Fizik Bölümü İleri Litografik Yöntemler Laboratuarı, magnetotransport ölçümleri ise Nano ve Optoelektronik Araştırma Laboratuarı ile Yüksek Manyetik Alan ve Düşük Sıcaklık Laboratuvarı'nda yapılmıştır.