Geniş bant aralıklı yarıiletkenlerin ve yüzeylerinin atomik, elektronik ve dinamik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Son yıllar geniş bant aralıklı yarıiletkenler üzerine yapılan birçok çalışmaya sahne olmuştur. Çalışmalar özellikle III – V ve II – VI tipi yarıiletkenler üzerine yoğunlaşmıştır. II – VI tipi yarıiletkenler mavi ve yeşil ışık bölgesinde spektrum verdiklerinden yüksek hızlı cihazlar için önemli bir kaynak olarak görülmektedir. Mavi – yeşil ışığın frekansı kırmızı ışığa göre büyük olduğundan bu yarıiletkenler lazer teknolojisine de uygun bir spektrum göstermektedirler. Bu yarıiletkenlerin teknolojide sağlıklı bir şekilde kullanılabilmeleri onların taban durumu özelliklerinin (yapısal, elektronik ve titreşim) detaylı bir şekilde incelenebilmesi ile mümkündür. Bu projede ilk olarak, yoğunluk fonksiyon teorisi, düzlem dalga sözde potansiyel metodu ve lineer tepki metodu kullanılarak, II-VI yarıiletkenlerinden olan ve dört farklı kristal yapıda (NaCl, ZnS, Wurtzite ve NiAs) bulunabilen MgS, MgSe ve MgTe yarıiletkenlerinin yapısal, elektronik ve titreşim özellikleri incelenmiştir. Günümüzde elektronik cihazların boyutlarının gittikçe küçülmesiyle yüzey etkileşimleri daha önemli hale gelmiştir. Yarıiletken yüzeylerin teknolojide sağlıklı bir şekilde kullanılmaları onların taban durumu özelliklerinin tayini ile mümkündür. Bu kapsamda projede süper hücre metodu ile bazı yarıiletken yüzeylerin atomik, elektronik ve titreşim özellikleri araştırılmıştır. Projenin yüzey çalışmalarının ilk aşamasında Ge(001)(2x1)/As, Se:InP(110) ve Te:InP(110) gibi katkılı yüzeyler incelenmiştir. Daha sonra II-VI grubundan olan Be-kalkojenlerin (BeS, BeSe ve BeTe) (110) yüzeyleri ele alınmıştır. Projenin son aşamasında ise BP(110), BAs(110) ve BSb(110) yüzeylerinin atomik, elektronik ve titreşim özellikleri çalışılmıştır. Anahtar kelimeler: Yoğunluk fonksiyon teorisi, yarıiletkenler, yüzey fiziği, yapısal özellikler, elektronik özellikler, dinamik özellikler.

SUMMARY There has been a great interest in the wide-gap semiconductors stimulated by the fundamental interests and various applications. Among them III-V and II-VI semiconductors have been studied intensively. They can used in blue and ultraviolet wavelenghts optics and high temperature electronics. Moreover, these semiconductors are also potentially very good choice for protective coatings due to their hardness, high melting point, high thermal conductivity and large bulk modulus. In order to use them in technological applications healthy, it can be useful to investigate their ground state properties (Structural, electronic and vibrational) in detail. The first aim of this project is to investigate structural, electronic, and dynamical properties of the rocksalt, zincblende, wurtzite and nickel arsenide phases of Mgchalcogenides (MgS, MgSe and MgTe) by employing the plane-wave pseudopotential method, density functional theory, and a linear response technique. Nowadays, the size of electronic devices get smaller day after day. Because of this change, studies on semiconductor surfaces become very important and popular. Thus, we make theoretical investigations of the atomic geometry, electronic structure, and lattice dynamics of several semiconductors surfaces. In order to design electronic devices properly, the groundstate properties of semiconductor surfaces should be studied also. Thus, the ground-state properties of semiconductor surfaces are investigated by applying a first principles pseudopotential technique within a repeated slab scheme. In first part of the surface studies, we have investigated Ge(001)(2x1)/As, Se:InP(110) ve Te:InP(110) surfaces. Then, (110) surfaces of Be-chalcogenides (BeS, BeSe and BeTe) have been presented and discussed. At the end of this project, structural, electronic and vibrational properties of BP(110), BAs(110) and BSb(110) surfaces have been studied. Keywords: Density functional theory, semiconductors, surface physics, structural properties, electronic properties, dynamical properties.