InGaAs Gunn diyodu tabanlı ışık yayan aygıt üretimi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, Gunn olayına dayalı olarak 1600 nm dalgaboyunda ışıma yapan n-tipi InGaAs-tabanlı Gunn aygıtlarının ışıma mekanizmaları ve Gunn osilasyonları incelenmiştir. InxGa1-xAs (x=0,53) alaşım yarıiletkeni InP alttaş üzerinde 5µm kalınlığında örgü uyumlu olarak Metal Organik Buhar Fazlı Epitaksi (Metal Organic Vapour Phase Epitaxy, MOVPE ) yöntemiyle büyütülmüş, Taramalı elektron mikroskopisi (Scanning Electron Microscope, SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) kullanılarak yapısal karakterizasyonları yapılmıştır. InxGa1-xAs-dayalı Gunn aygıtları farklı geometrilerde fotolitografi ve elektron demeti litografisi yöntemleriyle farklı şekil ve farklı kanal uzunluklarında üretilmiştir. Işıma dalgaboyu fotoışıma ölçümlerinin analizlerinden belirlenmiştir. Elektron yoğunluğu ve elektron mobilitesinin belirlenmesi için Hall olayı, Negatif Diferansiyel Rezistans (Negative Differential Resistance, NDR) bölgesinin belirlenmesi için ve Gunn osilasyonlarını gözlemlemek için yüksek hızlı akım-voltaj ölçümleri, ışıma spektrumunu ölçmek için elektrolüminesans (Electroluminescence, EL) ve ışıma şiddetinin elektrik alana bağlı değişimini incelemek için ışıma şiddeti-elektrik alan ölçümleri yapılmıştır. Gunn diyodundan NDR eşik değeri civarında uygulanan elektrik alanlarda domain içindeki yüksek elektrik alanla yaratılan impakt iyonizasyonla üretilen taşıyıcıların banttan banda rekombinasyonundan kaynaklanan ışıma gözlenmiştir. Işıma şiddeti eşik elektrik alan değerinin üzerinde elektrik alanlarda hızlı bir artış göstermiştir ve voltaj polaritesinden bağımsız olarak yüzeyden ışıma gözlenmiştir. 1605 nm'de gözlenen spektral EL piki şiddeti NDR eşik elektrik alanı üzerinde uygulanan elektrik alanla artmıştır. NDR koşulları sağlandığında gözlenen kararlı Gunn osilasyonlarının frekansı 1 GHz olarak belirlenmiştir