SURFACE MORPHOLOGY and GaSe:In BINARY SEMICONDUCTOR GROWN BY BRIDGMAN/STOCKBARGER TECHNIQUE

Abstract

The importance of semiconductors paving the way for nano technology has recently been increased. But, producing them easily and having their vast application fields are most important. For that reason, the crystals having wide application field and their characteristics which are fully determinated are needed. The main topic of this presentation is to grow GaSe:In single crystals by Modified Bridgman/Stockbarger method and to investiage their structural properties. GaSe:In binary semiconductor compound was grown in our crystal growth laboratory by the modified Bridgman-Stockbarger method. The structural and morphological characterizations of the samples were carried out by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDX) techniques. The XRD results indicated that the grown films had hexzagonal structure and In doping increased the peak intensities. The lattice parameters were calculated to be a=b=3,749 (Å),  c=15,944 (Å) for InSe using the XRD results.The calculated lattice constants was found to be a=b=3,749 Å and c=15,944 Å for InSe using the XRD results. The crystallite size (3,986 Å), residual strain (6,55x10-4 lin-2 m-4) and dislocation density (4,8830x1014lin m-2) and number of crystallites per unit area (3,23x1017m-2) values have been calculated using powder XRD results (004). From the SEM results, it was observed that the average grain size values for GaSe:In was between 41,746-89,365 nm.

Keywords

• GaSe:In,Crystal Growth,XRD,SEM,EDX

GaSe:In İKİLİ BİLEŞİĞİNİN MODİFİYE BRIDGMAN/STOCKBARGER TEKNİĞİYLE BÜYÜTÜLMESİ VE YÜZEY MORFOLOJİSİ

Abstract

Nano teknolojinin ilerlemesinde yarıiletkenlerin önemi giderek artmaktadır. Ancak, kullanılacak yarıiletkenlerin hem kolay elde edilebilir hem de uygulama alanının geniş olması daha da önem arz etmektedir. Bu maksatla, uygulama alanları çok olan ve karakteristikleri tam olarak belirlenen yarıiletkenlere ihtiyaç duyulmaktadır. Güneş enerjisinin depolanması ve kullanılmasında çalışılan başlıca malzemeler arasında yarıiletkenler yer almaktadır. Sunumun temel konusu, GaSe:In yarıiletken bileşiğini Bridgman/Stockbarger Metoduyla büyütmek, büyütülen GaSe:In yarıiletkenin yapısal özelliklerini incelemektir. GaSe:In yarıiletken bileşiği, Bridgman/Stockbarger metodu ile büyütülmüştür. Numunelerin, yapısal ve morfolojik karakterizasyonları X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji ayrımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. XRD sonuçları, büyütülen numunelerin hekzagonal kristal yapıya sahip olduklarını ve In katkılamanın pik şiddetlerini arttırdığını gösterdi. XRD sonuçları kullanılarak, örgü  parametreleri GaSe:In için a=b=3,749 (Å), c=15,944 (Å) olarak hesaplanmıştır. XRD sonuçlarından (004), kristal büyüklüğü (3,986 Å), zorlanma derecesi (6,55x10^-4 lin^-2m^-4) and dislokasyon yoğunluğu (4,8830x10¹⁴ lin m^-2) and birim alan başına kristal sayısı (3,23x10¹⁷m^-2) değerleri hesaplanmıştır. SEM sonuçlarından, ortalama tanecik büyüklüğünün GaSe:In için 41,746-89,365 nm aralığında olduğu gözlenmiştir.

Keywords

• GaSe:In,Kristal Büyütme,XRD,SEM,EDX

References

1. [1] C. De Blasi, D. Manno, G. Micocci ve A. Tepore, “Optical absorption and structure of thermally annealed gallium selenide thin films”, Fiz.Tekh. Poluprovodn, 23, 505-507 (1989).
2. [12] M.M. Abdullah, G. Bhagavannarrayana ve M.A. Wahab, “Controlled synthesis and structural characterization of pollycrystalline GaSe”, J. Mater Science, 45, 4088-4092 (2010).
3. [3] U. Schwarz, D. Olguin, A. Cantarero, M. Hanfland ve K. Syassen, “Effect of pressure on the structural properties and electronic band structure of GaSe”, Phys. Stat. Sol. (B), 244(1), 244–255 (2007).
4. [4] B. Gürbulak, M. Yıldırım, H. Efeoğlu, S. Tüzemen ve Y.K. Yoğurtçu, “Temperature Dependence of Galvanomagnetic Properties for Gd Doped and Undoped p-Type GaSe”, J. Appl. Phys, 83 (4), 2030 (1998).
5. [5] M. Parlak, A.F. Qasrawi ve Ç. Erçelebi, “Growth, electrical and structural characterization of β-GaSe thin films”, Journal of Materials Science 38, 1507-1511 (2003).
6. [6] I. Shih, C. H. Champness ve A.V. Shahidi, “Growth by directional freezing of CuInSe2 and diffused homojunctions in bulk material”, Solar Cells, 16(1-4), 27-41 (1986).
7. [7] T. Irie, S. Endo ve S. Kimura, “Electrical-Properties of p-type and n-type CuInSe2 Single-Crystals”, Japanese Journal of Applied Physics 18 (7), 1303-1310 (1979).
8. [8] G.B. Williamson ve R.C. Smallman “III. Dislocation densities in some annealed and cold-worked metals from measurements on the X-ray debye-scherrer spectrum”, Philosophical Magazine, 1(1), 34-36 (1956).

9. [9] Z. Strnad, “Glass-Ceramic Materials”, Glass Science and Technology, 8, 161 (1986).
10. [10] S.M. Souza, C.E.M. Campos, J.C. de Lima, T.A. Grandi ve P.S. Pizani, “Structural, thermal and optical studies of mechanical alloyed Ga40Se60 mixture”, Solid State Communications 139, 70-75 (2006).
11. [11] C. H. Ho, C.C. Wu ve Z.H. Cheng, “Crystal structure and electronic structure of GaSe1-xSx series layered solids”, Journal of Crystal Growth, 279, 321–328 (2005).
12. [12] W.C. Huang, S. Hsiang, Y.K. Hsu, C.C. Wang ve C.S. “Chang, Al Schottky contact on p-GaSe, Süperlattices and Microstructures”, 40, 644-650 (2006).
13. [13] O. Yutaka, T. Tadao, S. Fumikazu, K. Atsushi, N. Jun-ichi, S. Tetsuo ve S. Ken, “Liquid-phase epitaxy of GaSe and potential application for wide frequency-tunable coherent terahertz-wave generation”, Journal of Crystal Growth, 310, 1923–1928 (2008).
14. [14] D.H. Mosca, N. Mattoso, C.M. Lepienski, W. Veiga, I. Mazzaro, V.H. Etgens ve M. Eddrief, “Mechanical properties of layered InSe and GaSe single crystals”, Journal of Applied Physıcs, 91 (1), 140-144 (2002).