Spintronik ve kuantum anomal hall etkisi uygulamaları için katkılı topolojik yalıtkanların moleküler demet epitaksisi ve karakterizasyonu elektrik-elektronik mühendisliği yüksek lisansı

Topolojik yalıtkanlar (TY), özellikle topolojik olarak korunan yüzey durumları nedeniyle, benzersiz elektronik özellikleri açısından büyük değer taşımaktadır. TY'lar arasında Bi2Te3, geniş hacim bant aralığı nedeniyle öne çıkmaktadır. Topolojik olarak korunan yüzey durumlarının gerçekleştirilmesi, büyük ölçüde biriktirilen ince filmlerin kalitesine bağlıdır. Bununla birlikte, Bi2Te3 ve Sb katkılı varyantının epitaksiyel büyüme modları, kalınlığı ve faz ayrışması yeterince anlaşılmamıştır. Bu çalışmamız, biriktirme hızları, tavlama süresi, alttaş sıcaklığı ve büyüme süresi dahil olmak üzere büyüme kinetiğinin biriktirilen ince filmlerin kalitesi üzerindeki etkilerini ve önemini açıklamayı amaçlamaktadır. Yapısal karakterizasyon için X-ışını kırınımı, X-ışını yansıması ve atomik kuvvet mikroskopu; elektronik karakterizasyon için X-ışını fotoelektron spektroskopisi ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi ve optik karakterizasyon için Raman spektroskopisi tekniklerini kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında iki ana yol izlenmiştir. İlk olarak, biriktirilen malzemenin akışı değiştirilerek Bi2Te3 ince filmlerinin kalınlığının filmlerdeki gerilme üzerindeki etkisi araştırılmıştır. İkinci olarak, Sb katkılı Bi2Te3'de katkılama seviyelerinin yapısal özelliklere etkisi incelenmiştir. Her iki alt çalışmada da diğer tüm büyütme parametreleri sabit tutulmuştur. Analizimizde hem Bi2Te3 hem de Sb katkılı Bi2Te3 filmlerinde 015'te istenmeyen bir ikincil faz piki gözlemlenmiştir. Bi2Te3 filmleri için büyüme hızının azaltılması bu ikincil fazı neredeyse ortadan kaldırmıştır. Sb katkılı Bi2Te3'de, Sb akışının artırılması benzer bir sonuç getirmiştir. Her iki durumda da belirgin kalınlık saçakları film yüzeyi ile substrat arasındaki uyumu göstermiştir. Araştırmamız, biriktirme sistemimizin yüksek kaliteli büyüme ve Bi2Te3 ile Sb katkılı filmlerinin özelliklerinin ince ayarlanmış kontrolünü sağlama yeteneğini vurgulamakta ve gelecekteki elektronik ve spintronik uygulamalar için önemli bir potansiyel göstermektedir.