Grafen Silisyum Karbür Tabanlı Quadrant Fotodedektör Aygıt Geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, Kimyasal Buhar Biriktirme yöntemi ile üretilen p-tipi grafen ve n-tipi Silisyum Bu tez çalışmasında Grafen/Silisyum Karbür aygıt mimarisine sahip kendinden beslemeli, Schottky eklemli ve ultraviyole bölgede çalışacak kadran fotodedektör aygıt tasarlanmış ve karakterize edilmiştir. Çalışmanın amacı kapsamında kimyasal buhar biriktirme metodu ile sentez edilmiş p-tipi çift katmanlı grafen malzemesinin kadran fotodedektör mimarisine uyumluluğunu değerlendirilmiş ve ışık pozisyonunu algılama kapasitesini deneysel metodlar ile incelenmiştir. Aygıtın n-tipi eklemini oluşturan silisyum karbür alttaşın üzerinde termal buharlaştırma metodu ile kadran aygıtın elektrotları ve yapısı oluşturulmuştur. Çift katmanlı p-tipi grafen bu yapının üzerine transfer edilerek p-i-n eklemlerine sahip kendinden beslemeli aygıt yapısı tamamlanmıştır. Büyütülmüş çift katmanlı grafenin varlığı Raman spektroskobisi metodu ile doğrulanmıştır. Aygıtın karanlık koşullarda akım-gerilim özellikleri ölçülerek, karanlık akım, Schottky bariyer yüksekliği ve idealite faktörleri hesaplanmıştır. Cihazın 250 – 300 nanometre dalga boyundaki ultraviyole ışınına karşı tepkiselliği ölçülmüştür. Son olarak pozisyonlama hassasiyeti sensörün aktif bölgesinde seçilen bir aramada tarama yaparak belirlenmiştir. Bu çalışma gelecekte geliştirilebilecek Grafen/Silisyum Karbür mimarisine sahip kadran fotodedektörler için bir giriş niteliği taşımaktadır.

In this thesis work, a self-biased, Schottky-junction quadrant photodetector device operating in the ultraviolet region, based on a Graphene/Silicone Carbide device architecture was designed and characterized. The aim of the study is to evaluate the compatibility of p-type graphene synthesized by chemical vapour deposition with the quadrant photodetector architecture and to experimentally investigate its light position sensing capability. The electrodes and structure of the quadrant device were formed on a silicon carbide substrate, which constitutes the n-type junction, using thermal evaporation method. The bilayer p-type graphene was verified through Raman spectroscopy. Dark current-voltage characteristics of the device were measured. The device's responsivity to ultraviolet light in 250 – 300 nanometer wavelength range was measured. Finally, the positioning accuracy was determined by scanning within the active region of the sensor in a defined search grid. This study provides foundational reference for future development of quadrant photodetectors based on Graphene/Silicon Carbide architecture.