Photo-dynamic XPS for investigating photoinduced voltage changes in semiconducting materials

Bu doktora tezinin temel amacı, ışık uyarılmaları altında, yarıiletken malzemeler üzerinde meydana gelen voltaj yüklenmelerinin X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile incelenmesidir. Öncelikle malzemeleri değişik şekil ve hızlarda hem elektriksel hem de ışıksal olarak uyarabileceğimiz, aynı zamanda yarıiletken malzemelerin içsel ve dışsal özelliklerine bağlı olarak meydana gelebilecek potansiyel değişimlerini takip edebileceğimiz yeni bir teknik olan foto-dinamik XPS tekniğini geliştirdik.Bu amaç dogrultusunda, hem n- ve p-Si hem de n- ve p-GaN numunelerinin yüzey fotovoltaj davranışları, yüzey bant düzlenmeleri statik ve dinamik ışık uyarımları yardımı ile XPS kullanılarak takip edildi. Ayrıca, yarıiletkenler üzerinde bant ters-eğrilme etkileri n- ve p-Si için ince bir silika tabakası oluşturulduğu zaman, ayrıca p-GaN için farklı dalga boylarında bulunan ışıklar ile uyarıldığı süreçlerde gözlemlendi. Ek olarak, bu teknik ile silikon numunelerindeki eser miktarda eklenmiş bulunan elementler vasıtasıyla ortaya çıkan enerji kaymalarının yüzey fotovoltaj değerleri ile düzeltildikten sonra foto-dinamik XPS tekniğini kullanarak takip edilebileceğini gösterdik.Yüksek yoğunluktaki kızılötesi lif lazer ile silikon üzerindeki desenlendirilmiş bölgeler XPS yardımı ile incelendi. Kimyasal içerik olarak, lazere maruz tutulan ve tutulmayan bölgeler arasında herhangi bir fark yok iken, dinamik XPS ile yaptığımız deneyler sayesinde lazer ile desenlendirilmiş bölgelerin kendine özgü dieletriksel özelliği olduğu gösterildi.CdS filminin elektriksel özellikleri, ışık varlığında ve yokluğunda dinamik XPS kullanılarak ölçüldü. Ayrıca, foto-dinamik XPS tekniğinden, yüklenme, yük boşalması, fotoiletkenlik ve yüzey fotovoltaj gibi etkileri birbirlerinden ayırmada etkin bir şekilde yararlanılabileceği gösterildi. Ek olarak, CdS içeren bir fotoselin konuma bağımlı direnç ve kimyasal analizleri alan haritalamalı XPS ile ölçülmüştür. İlaveten, alan haritalamalı XPS kusurlu veya hatalı bölgelerin farklı koşullar altında ortaya çıkması ve bu farklı bölgeler arasında karşılaştırmalar yapabilmemizi sağladı.