Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorTANSEL, Tunay
dc.contributor.authorAYDIN, Ozan
dc.date.accessioned2017-08-01T05:54:13Z
dc.date.available2017-08-01T05:54:13Z
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-06-15
dc.identifier.citationAydın, O., Aşırı Selenyum Katkılı Siyah Silisyum Görünür ve Kızılötesi Dedektörlerin Üretimi ve Karkterizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, 2017.tr_TR
dc.identifier.other10157749
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/3815
dc.description-tr_TR
dc.description.abstractSelenium (Se) ions which are double donor ions, were implanted under the linear accelerator into the 100 oriented silicon (Si) material could be used for night vision applications with low cost and high performance, except only for the visible band (VIS) and near infrared (NIR) The laser is operated with the activation of the donor ions by the p-type Si (100) substrate ions by the application of the rapid surface melting and activation energy with the amorphous surface nanosecond laser (Nd:YAG) and the laser energy with specific energy densities for crystallization, in the other case crystallization as well as surface smoothing at 300 nm depth. The ion-implanted silicon, after surface roughening and after the surface smoothing, the permeability and reflection coefficient ratios were measured in FTIR and the absorptance was calculated and the absorption coefficient of the light was calculated from these absorptances. Subsequently, those samples were measured at monochromator for VIS & NIR spectrum, FTIR spectral response for IR spectrum and peak response with black body at room temperature and liquid nitrogen temperature. Jones detectivity (D*) value was calculated from this data. VIS & NIR region peak response was measured as 20.4 A/W for 0 V voltage and 20.8 A/W for -60 mV at room temperature and 100% cut-off wavelength was observed at 1.2 μm. Jones detectivity was calculated as 1014 cm.Hz1/2.W-1 (Jones). For MWIR & LWIR bands, 100% cut-off wavelength was observed to be 9.5 μm. Peak responsivity was calculated at 10-5 A/W and detectivity was calculated as 1010 cm.Hz1/2.W-1. In order to prevent surface leakage current, PECVD passivation of SiO2 was deposited to the rough surface. After passivation, VIS & NIR region peak responsivity was measured as 32.4 A/W for 0 V voltage and 33.2 A/W for -60 mV at room temperature. Detectivity was calculated as 1014 cm.Hz1/2.W-1. Detectivity in the IR region was calculated as 1013 cm.Hz1/2.W-1 for 0 V bias and 1011 cm.Hz1/2.W-1 for -60 mV bias. Only melted samples with 1.8 J/cm2 energy density characterized with the responsivities 67.3 A/W for 0 V, 68.2 A/W for -60 mV bias at room temperature and 56.4 A/W at 0 V, 59.2 A/W at -60 mV for 79 K temperature. The D* values was calculated the order of 1013 cm.Hz1/2.W-1 for 0 V bias and 1014 cm.Hz1/2.W-1 for -60 mV bias at the room temperature.tr_TR
dc.description.sponsorship-tr_TR
dc.description.tableofcontentsÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜR v İÇİNDEKİLER vii ŞEKİLLER DİZİNİ x SİMGELER VE KISALTMALAR xvi 1. GİRİŞ 1 1.1 AMAÇ 1 2. GENEL BİLGİLER 4 2.1 GÖRÜNÜR (VIS) VE KIZILÖTESİ (IR) IŞIMA 4 2.2 YARIİLETKENLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ 5 2.3 TEK TARAFLI KESKİN P-N+ EKLEMLER 6 2.4 AŞIRI KATKILAMA 11 2.4.1 Ara Bant (IB) Modeli 11 2.4.2 İyon Yerleştirme 13 2.4.3 Nanosaniye Atımlı Lazer Operasyonu 14 2.5 DEDEKTÖRLER 16 2.5.1 Termal Dedektörler 16 2.5.2 Foton Dedektörleri 17 2.6 BAŞLICA KULLANILAN DEDEKTÖR TÜRLERİ 18 2.6.1 HgCdTe (MCT) Dedektörler 18 2.6.2 InSb Dedektörler 19 2.6.3 PbSe Dedektörler 19 2.6.4 InGaAs Dedektörler 19 2.6.5 Germanyum (Ge) Dedektörler 19 2.6.6 Silisyum (Si) Dedektörler 19 2.6.7 Siyah Silisyum (b-Si) Dedektörler 20 2.7 BAŞARI ÖLÇÜTLERİ 20 2.7.1 Spektral Tepki 20 2.7.2 Tepkisellik 21 2.7.3 Kuantum Verimliliği 21 2.7.4 Karanlık Akım 21 2.7.5 Spesifik Dedektivite (D*) 22 3. MATERYAL VE YÖNTEMLER 23 3.1 İYON YERLEŞTİRME 23 3.2 ATIMLI LAZER OPERASYONU 23 3.2.1 Yüzey Eritme 23 3.2.2 Yüzey Dokulandırma 26 3.3 OPTİK ÖLÇÜMLER 26 3.4 AYGIT FABRİKASYONU 27 3.4.1 Örnek Temizliği ve Doğal Oksit Kaldırma 28 3.4.2 Si3N4 Sert Maske Kaplama, Fotolitografi ve Islak Aşındırma 28 3.4.3 Metal Kaplama ve Paketleme 30 3.5 ELEKTRİKSEL ÖLÇÜMLER 31 3.5.1 Karanlık Akım – Gerilim ölçümleri 31 3.5.2 Sıcaklığa Bağlı Kızılötesi Spektral Fototepki Ölçümü 32 3.5.3 Tepe Tepkisellik Ölçümleri 33 3.6 YÜZEY PASİVASYONU 34 4. VERİLER ve TARTIŞMA 37 4.1 İYON YERLEŞTİRME 37 4.2 ATIMLI LAZER OPERASYONU 37 4.3 OPTİK ÖLÇÜMLER 40 4.4 MİKROFABRİKASYON 46 4.5 ELEKTRİKSEL ÖLÇÜMLER 48 4.5.1 Karanlık Akım – Gerilim Ölçümleri 48 4.5.2 Spektral Tepki, Tepe Tepkiselliği, Kuantum Verim ve Dedektivite 52 4.6 YÜZEY PASİVASYONU 62 5. SONUÇLAR 68 5.1 ATIMLI LAZER OPERASYONU 68 5.2 OPTİK ÖLÇÜMLER 68 5.3 MİKROFABRİKASYON 68 5.4 ELEKTRİKSEL ÖLÇÜMLER 68 5.5 YÜZEY PASİVASYONU 69 6. KAYNAKLAR 72 EKLER 83 EK 1: SİYAH SİLİSYUM 83 EK 2: İYON YERLEŞİMİ DERİNLİĞİ İÇİN SRIM HESAPLAMALARI 85 EK 3: SICAKLIĞA BAĞLI AKIM – GERİLİM, SPEKTRAL TEPKİ, TEPE TEPKİSELLİK GRAFİKLERİ 91 ÖZGEÇMİŞ 97tr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectAşırı katkılıtr_TR
dc.subjectDedektivite
dc.subjectFotovoltaik
dc.subjectGörünür bölge
dc.subjectKızılötesi
dc.subjectPasivasyon
dc.subjectSelenyum
dc.subjectSilisyum
dc.subjectTepkisellik
dc.subjectYarıiletken
dc.titleAŞIRI SELENYUM KATKILI SİYAH SİLİSYUM GÖRÜNÜR VE KIZILÖTESİ DEDEKTÖRLERİN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONUtr_TR
dc.title.alternativeFABRICATION AND CHARACTERIZATION OF SELENIUM HYPERDOPED BLACK SILICON VISIBLE AND INFRARED DETECTORStr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetSilisyum (Si) malzemesinin yasak bant aralığı haricinde, görünür bölgede (VIS) ve yakın kızılötesi (NIR) radyasyon algılaması dışında, düşük maliyetle ve yüksek performansla gece görüş uygulamalarında kullanılabilmesi amacıyla lineer hızlandırıcıda çift donör iyon olan selenyum (Se) ekimi yapılmış, iyon ekimi sırasında amorflaşan yüzey nanosaniye atımlı lazer (Nd:YAG) ile hem çabuk yüzey eritme ve aktivasyon enerjisi verilerek donör iyonların p-türü Si(100) alt taban iyonları ile bağ kurarak aktivasıyonu, hem de belli enerji yoğunlukları ile lazer operasyonu yapılarak bir örnekte yalnızca eritme ile kristalizasyon, diğer örnekte ise kristalizasyon yanı sıra 300 nm derinlikte yüzeyin pürüzleşmesi sağlanmıştır. İyon ekimi yapılan silisyumun yüzey eritme yapılmadan önce, yapıldıktan sonra ve pürüzleştirme yapıldıktan sonra geçirgenlik ve yansıma katsayıları oranları FTIR’da ölçülerek absorptans hesabı yapılmış, bu absorptanslardan ışığın soğurma katsayısı hesaplanmıştır. Sonrasında ise bu örneklerin VIS & NIR spektrum için monokromatör, IR spektrum için FTIR spektral tepki ve siyah cisim ile tepe tepkisellikleri oda sıcaklığı ve sıvı azot sıcaklığı dolaylarında ölçülmüştür. Bu verilerden yola çıkılarak ise Jones dedektivite (D*) hesabı yapılmıştır. VIS & NIR bölge tepe tepkiselliği oda sıcaklığında 0 V gerilim için 20,4 A/W, -60 mV için 20,8 A/W ölçülmüştür ve %100 kesilim dalgaboyu 1,2 μm olarak gözlemlenmiştir. Sıvı azot kaynama sıcaklığında ise bu değerler 0 V için 12,1 A/W, -60 mV gerilim altında ise 12,2 A/W olarak ölçülmüştür. 1,8 J/cm2 enerji yoğunluğu ile yalnızca eritme yapılarak elde hazırlanan örneklerde ise oda sıcaklığında VIS & NIR tepe tepkiselliği oda sıcaklığında 0 V için 67,3 A/W, -60 mV için ise 68,2 A/W, 79 K için ise 0 V için 56,4 A/W, -60 mV için ise 59,2 A/W olarak ölçülmüştür. VIS & NIR bölgede aşırı katkılı siyah silisyum örneklerde Jones dedektivite ise 1014 cm.Hz1/2.W-1 (Jones), aşırı katkılı pürüzlü olmayan fotodiyotlarda ise 1016 cm.Hz1/2.W-1 (Jones) olarak elde edilmiştir. MWIR & LWIR bantları için ise %100 kesilim dalgaboyu 9,5 μm olarak gözlemlenmiştir. Tepe tepkiselliği 10-5 A/W mertebelerinde ve dedektivitesi 1010 cm.Hz1/2.W-1 olarak hesaplanmıştır. IR bölgede mertebe bakımından pürüzlü ve pürüzsüz örnekler aynı mertebelerde tepkisellik ve D* değerlerine sahiptir. Karanlık akımı engellemek için ise siyah silisyum örneklere PECVD ile SiO2 pasivasyonu yapılmış, pasivayson sonrasında VIS & NIR bölge tepe tepkiselliği oda sıcaklığında 0 V gerilim için 32,4 A/W, -60 mV için 33,2 A/W ölçülmüştür. Yine aynı bölgede 79 K sıcaklıkta ise tepkisellik 0 V için 25,3 A/W, -60 mV için ise 25,6 A/W ölçülmüştür. D* değerleri ise pasivasyon sonrasında siyah silisyuım örnekler için VIS & NIR bölgede oda sıcaklığında 0 V için 1013 cm.Hz1/2.W-1, -60 mV için 1014 cm.Hz1/2.W-1, 79 K için ise 0 V ve -60 mV bias altında 1016 cm.Hz1/2.W-1 mertebelerindedir. IR bölge için ise pasivasyon sonrasında siyah silisyum örneklerin tepe tepkisellik, kuantum verim ve D* değerleri yüz kat kadar artış göstermiştir.tr_TR
dc.contributor.departmentNanoteknoloji ve Nanotıptr_TR
dc.contributor.authorID10157749tr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster