The growth, fabrication and characterisation of high performance AlxGa1-xN metal-semiconducto-metal photodiodes

ÖzetYÜKSEK PERFORMANSLI AlxGa1-xN METAL-YARIİLETKEN-METAL FOTODİYOTLARIN BÜYÜTÜLMESİ, ÜRETİLMESİ VEKARAKTERİZASYONUSerkan BütünFizik Yüksek LisansTez Yöneticisi: Prof. Dr. Ekmel ÖzbayEylül 2006Askeri, telekomünikasyon ve biyolojik görüntüleme gibi alanlar içinyüksek performanslı mor-ötesi (MÖ) fotodedektörler her zaman önem arzetmektedir. AlxGa1-xN malzeme sistemi bu tür uygulamalar için oldukçauygundur. Malzemenin doğru bant aralığı Al konsantrasyonu değiştirilerek 200nm den 360 nm ye kadar olan bölge taranabilir. Bu çalışmada tasarımını yapıpsafir üzerine büyüttüğümüz Al0.75Ga0.25N katmanını ve bu katman üzerindeürettiğimiz 229 nm kesme dalgaboyuna sahip derin MÖ fotodiyotları sunuyoruz.Üretilen fotodiyotlardan 50 V gerilim ve 222 nm MÖ ışık altında 0.53 A/Wresponsivite ve buna karşılık gelen 1.64 × 1012 cmHz1/2/W dedektivite değerleriölçüldü. On milyon kat mor-ötesi/görünür kontrastı elde edildi. Buçalışmamızda değindiğimiz ikinci çalışma ise güneş-körü uygulamalar içindüşük karanlık akımlı GaN fotodiyot üretimiydi. Bunun için önce safir üzerinebir yarı-yalıtkan GaN katmanı büyütüldü. Aynı zamanda karşılaştırma amacıylabaşka bir GaN katmanı da geleneksel yöntemle büyütüldü. Neticede ikiiiifotodiyotun karanlık akımları karşılaştırıldı. Yarı yalıtkan malzeme üzerinebüyütülen fotodiyotun dört bin kat daha az karanlık akım geçirdiği gözlendi. Budüşük karanlık akım nedeniyle çok yüksek dedektivite değeri ölçüldü. Bunedenle fotodiyot çok zayıf ışık sinyalleri altında denendi ve birkaç pW gibidüşük ışık tespit edilebildi.Anahtar sözcükler: Fotodedektör, Fotodiyot, GaN, AlGaN, Metal-yarıiletken-metal, Yarı-yalıtkaniv