Si ve Si(1-x)Ge(x) nanocrystals: Synthesis, structural characterization, and simultaneous observation of quantum confined and interface related photoluminescence

NADER ASGHAR POUR MOGHADDAM

Si ve Si(1-x)Ge(x) nanocrystals: Synthesis, structural characterization, and simultaneous observation of quantum confined and interface related photoluminescence

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2010

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: NADER ASGHAR POUR MOGHADDAM

Danışman: RAŞİT TURAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada Si ve Si(1-x)Gex nanokristaller RF magnetron eş saçtırma yöntemiyle hazırlandı. Tavlama parametreleri ve Ge içeriğinin (x) SiO2/SiO2:Si: Ge/SiO2 katmanli yapısının oluşumuna, gelişimine ve yapısal ve optik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Karakterizasyon için kesitsel yüksek çözünürlüklü elektron mikroskobu, X-ışını kırınım (XRD), Raman spektrometresi (RS), Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR), fotolüminesans (PL) ve sıcaklık bağımlı PL (TDPL) teknikleri kullanıldı.Ge içeriğinin (x), tavlama sıcaklığı ve zamanının nanokristallerin yapısal ve optik özelliklerini etkileyen önemli parametreler oldukları görüldü. Göreceli olarak düşük sıcaklıklarda ve kısa tavlama zamanlarında düzenli Si(1-x)Gex nanokristal oluşumu gözlemlendi. Fakat Ge-zengin Si(1-x)Gex nanokristaller yüksek sıcaklıklarda gerektiği kadar uzun süre tavlandıklarında birleşim düzenini kaybetmektedirler. Ayrışma işlemi Ge ve Si atomlarının birbirlerinden ayrılmasına ve Si-zengin çekirdeğin Ge-zengin kabukla sarmalandığı yapının oluşmasına neden olmaktadır. Si ve Si(1-x)Gex nanokristallerin optik özellikleriyle ilgili olarak, tavlama işleminin ve Ge içeriğinin (x) quantum hapsolma ve arayüzey kaynaklı ışınımsal emisyonun birlikte gözlemlenmesine ve bunların göreceli olarak PL spektrumuna katkı sağlamasına etkisi incelenmiştir. Diğer yandan, sıcaklık bağımlı PL ölçümleri (TDPL) olası PL mekanizmalarının detaylı olarak incelenmesi ve termal olarak aktif hale gelen taşıyıcıların ışınımsal olmayan merkezlere kaçışı ve/veya exciton'larin arayüze veya daha büyük nanokristallere tünellemesini incelemek için yapıldı.