DESIGN AND FABRICATION OF STRAINED LIGHT EMITTING GERMANIUM MICROSTRUCTURES BY LIQUID PHASE EPITAXY

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mikro ve Nanoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: BUSE ÜNLÜ

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Selçuk Yerci

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Germanyum, CMOS teknolojisi ile uyumludur ve Si platformlarında entegre bir lazerin geliştirilmesinde kullanılabilir. Ancak, dolaylı bant yapısı gereği çok verimsiz bir ışık yayıcıdır. Diğer yandan, gerinim uygulanması, germanyumun direk ve dolaylı bantları arasındaki farkı düşürür, ki bu da karşılığında malzemenin ışık yayma verimliliğini artırır ve germanyumu direk bant aralığına sahip bir malzemeye dönüştürür. Bu tezde ilk olarak, mümkün olan en yüksek çift eksenli ve tek eksenli gerinim seviyelerini veren, en verimli Ge mikroyapılarının boyutlarını belirlemek için sonlu elemanlar yöntemi simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bunu takiben, silisyum nitrürün üstte ve yanlarda bir stres katmanı görevi gördüğü Ge mikroyapıları üretilmiştir. Amorf Ge ve stresör filmlerinin biriktirme işlemleri, basit, düşük maliyetli ve çevre dostu bir yöntem olan radyo frekansı magnetron saçtırma ile yapılmıştır. Amorf formdaki Ge mikroyapılarının kristallenmesi için sıvı faz epitaksi tekniği kullanılmıştır. Tek bir tavlama adımının amorf germanyumu tek kristale dönüştürdüğü ve aynı zamanda silisyum nitrür filmde çekme stresini indüklediği gösterilmiştir. Dahası, devamındaki ıslak kimyasal aşındırma adımlarının tek kristal Ge mikroyapılarında çekme gerinimi indüksiyonunu desteklediği gösterilmiştir. Bu ıslak aşındırma işlemlerinin türü ve süresi değiştirilerek gerinim miktarının kolayca ayarlanmıştır. %3,5'e kadar olan tek eksenli gerinim seviyesi Raman ve mikro fotolüminesans spektroskopisi ile gösterilmiş ve FEM simülasyonları ile doğrulanmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, düşük maliyetli ve kullanımı kolay biriktirme ve kristalizasyon tekniklerini ile Si çipleri üzerinde kızılötesi Ge lazerleri elde etmenin yolunda önemli bir aşama sunmaktadır.