Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Özlem TUĞRUL

No description
by

Özlem Tuğrul

on 16 December 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Özlem TUĞRUL

SUNUM-4
Özlem TUĞRUL

KONU BAŞLIKLARI
SAÇILMA MEKANIZMALARI
TAŞIYICI DİFÜZYONU
SAÇILMA MEKANİZMALARI
ÖRGÜ SAÇILMA MEKANİZMALARI

TAŞIYICI-TAŞIYICI SAÇILMA
MEKANİZMASI

SAFSIZLIK SAÇILMA MEKANİZMASI
1)
ÖRGÜ SAÇILMA MEKANİZMALARI

Akustik Fonon Saçılma Mekanizmaları
Optik Fonon Saçılma Mekanizmaları
TAŞIYICI DİFÜZYONU
Difüzyon Akımı
Elektrik alan uygulandığında sürüklenme akımı ile meydana gelen elektron iletimi bilinmektedir.
Akımın bir diğer bileşeni de taşıyıcı yoğunluğunun uzaysal bileşeni mevcutsa ,ortaya çıkan difüzyon akımıdır.
Taşıyıcılar yüksek yoğunluklu bölgeden düşük yoğunluklu bölgelere hareket ederler.
2)
SAFSIZLIK SAÇILMA MEKANİZMALARI
Kristal Bozuk
Katkı (Safsızlık)
Alaşım
Difüzyon akımı elektron yoğunluğunun uzaysal türevi ile doğru orantılıdır. İfadedeki
e.D
orantı katsayısıdır.

Burada X ile artan elektron yoğunluğu için gradient pozitiftir.Elektronlar -X doğrultusuna doğru difüz edileceklerdir.

Böylece elektron hareketine zıt olarak pozitif yönde akım oluşacaktır.
1)BOZULMUŞ POTANSİYEL SAÇILMASI
2)PİEZOELEKTRİK POTANSİYEL SAÇILMA MEKANİZMASI
a)
Akustik Fonon Saçılma Mekanizmaları
Akustik fononlar iki yolla kristal potansiyelinin periyodikliğini etkiler.
Bozulmuş potansiyel
Pıezo-elektrik
1)POLAR FONON SAÇILMA MEKANİZMALARI

Birçok yarı-iletkende 300 K civarında baskın bir mekanizmadır.
Bu mekanizma iyonik yüklerle, optik etkileşimlerden oluşan dipol momentlerden kaynaklanır.
Oda sıcaklığında yarı-iletken materyallerde sıvı-azot sıcaklığına kadar sıcaklık aralığında, en önemli
saçılma mekanizmasıdır.
2)POLAR OLMAYAN FONON SAÇILMA MEKANİZMALARI
Optik modda örgü titreşimleri ,akustik modda olduğu gibi yasak enerji aralığında yerel değişimlere neden olan perturbe potansiyel üretebilir.
Bu moddaki deforme potansiyel birim gerilim başına enerji olarak alınır.
b)
Optik Fonon Saçılma Mekanizmaları
Bunlardan birincisi, akustik titreşimler örgü uzayında değişiklikler meydana getirirler.Bunlar da ilgili nokta enerji aralığının değişmesine neden olur.
Kristalin deforme olmasıyla oluşan potansiyele
deformasyon(bozulma) potansiyeli
ve bu potansiyel nedeniyle taşıyıcıların saçılmasına da Bozulmuş potansiyel saçılması denir.
Bu saçılma mekanizması için mobilite;
Burada, U :Ortalama boyuna ses hızı
E:Akustik deformasyon potansiyelidir.

Eğer yarı-iletken kristali oluşturan atomlar kısmen iyonize iseler akustik titreşimler ikinci tip bir deforme potansiyel üretirler.
Piezo elektrik etki olarak adlandırılan bu etki , simetri merkezi noksanlığı gösteren yarı-iletkenlerde ortaya çıkar.
Hem enine hem boyuna akustik fononlar bu mekanizma ile elektronları saçarlar fakat boyuna fononlarda saçılma baskın saçılmadır.

Bu saçılma mekanizması için mobilite;
Burada , e: piezoelektrik sabiti
c 'ler sırasıyla enine ve boyuna elastik sabitleridir.
Bu saçılma mekanizması için mobilite;
Burada
dir.
G; elektron peredeleme etkilerini verir.
W;boyuna optiksel frekans
Es;Alçak frekans dielektrik sabiti
E ;yüksek frekans dielektrik sabitidir.
Bu saçılma mekanizması için mobilite;
Burada
ve Wo :polar olmayan optik fonon frekansı
Do: polar olamayan optik fonon deforme potansiyelidir.
Alaşım Saçılma Mekanizması
Üçlü bileşikler,ikili bileşikler kıyaslandığında ilave bir saçılma makanizması sergilerler.Bu mekanizma
formundaki üçlü bir alaşım için X'e bağlı A ve B atomlarının C atomları arasındaki rastgele sıralanışlarından kaynaklanır.
Kristal Bozuk(Dislokasyon Saçılması)
Bütün yarı-iletkenler atomların sıralanmasında bir safsızlık içerirler.
Kristal yapıdaki atom boşlukları ve yapısal bozukluklar kristalde bir gerilme
meydana getirirler.
Bu gerilme kristal potansiyelinin bozulmasına neden olur.

Böyle tip potansiyelden elektron saçılmaları Dilokasyon(Defekt)Saçılması
olarak adlandırılır.
Katkı(Safsızlık Saçılma Mekanizmaları)
Bu saçılma ile ilgili litaratürde birçok çalışma vardır. Genellikle mobilite
ile verilmetedir.
Ayrıca mobilitede etkin kütle doğrudan ifadenin içinde yer almaz.

İkiye ayrılır
Yüklü Safsızlık saçılma Mekanizmaları
Yüksüz Safsızlık saçılma Mekanizmaları
Verici safsızlık atomları düşük sıcaklıklarda genellikle nötrdürler.Yüksüz safsızlıktan elektron saçılması;
Düşük sıcaklıklarda(Serbest taşıyıcıların sıcaklığın azalmasıyla düştüğü bölgelerde)
Yüksek katkı yoğunluklu materyalerde
etkin bir saçılma mekanizmasıdır.
Burada Nn ,nötr safsızlık yoğunlığudur.
Bütün yarı-iletkenlerde normal olarak yabancı atomlar bulunacağı gibi, istenilen yoğunlukta serbest taşıyıcı elde edebilmek için yarı-iletken katkılanır.
Bağıl olrak saf meteryallerde safsızlık atomları çok düşük sıcaklıklarda(
sıvı He civarı
) nötrdürler.
Sıcaklığın atrmasıya(
sıvı N sıcaklığına kadar
)safsızlık atomları iyonize olurlar.Böylece yüklü safsızlık saçılması önem kazanır.
Bu mekanizma,safsızlık atomlarının potansiyelinin ana madde atomlarından farklı olası gerçeğine dayanır.
Bu yaklaşımla safsızlık saçılması için mobilite

Brooks-Herring
teorisi ile verilir.
Burada S enrjiye bağımlı bir parametredir. A ve B atomlarının sıralanış etkilerini tanımlar.
o<S<1 aralığında değişir.
Kusursuz üçlü sıralanış(Süper örgü) için S=0
Tamamen rastgele sıralanış için S=1
Bu ifade saçılma potansiyelidir.
Yalnızca X doğrultusunda elektron yoğunluğu değişen bir yarı-iletken düşünürsek akım sadece X doğrultusunda meydana gelir.
TEŞEKKÜRLER...
Einstein Bağıntıları
Bir boyutta eş bölüşüm teoremi ;
Akım Yoğunluğu Denklemleri
Yoğunluk gradientine ek olarak Elektrik alan da mevcutsa
hem
sürüklenme akım
hem de
difüzyon akımı
oluşur.
YARI-İLETKENLERİN ELEKTRİK
ÖZELLİKLERİ

Eğer yarı-iletken düzgün sıcaklık dağılımlı ise elektronların ısıssal enerjisi X ile değişmez sadece n(x) elektron yoğunluğu değişir.
Elektronlar yoğun ortamdan az yoğun ortama hareket ederler.
X=0
.............
.......
.......
..... .....
.....
. .. ..
.. ... . .. .. .
....
Sonlu sıcaklık nedeniyle elektronlar V ısısal hız ve L ortalama serbest yoluyla rastgele ısısal harekete sahiptirler.
Bu taşıyıcının iki tarafa geçme ihtimali 1/2 dir.
Difüzyon Akımı
birim zamanda birim alan başına
X=0 düzlemini geçen elektron sayısıdır.
:
Birim alan başına
soldan sağa
geçen elekrron
sayısı
Burada
alınmıştır. T burada iki çarpışma arası süredir.
Benzer şekilde x=+L den birim alan başına X=0 düzlemini
sağdan sola
geçen elektron sayısı
akımın yönü
elektronların yönü
SOL
SAĞ
x=0 Düzlemini soldan sağa geçen net taşıyıcı sayısı,
Köşeli parantez içindeki terim Taylor seisine açılıp ,sadece
etkin iki terim alınırsa ifade,
şekline dönüşür.
Burada V.L=D Difüzyon katsayısı olarak bilinir.
Her bir elektron -e yükü taşıyacağından taşıyıcı akımı
olarak elde edilir.
ve
alınarak
eşitliğinde her iki taraf
1/2m ile çarpılıp bölünürse
elde edilir
Bu ifadede parentez içi terim 1/2 kT olarak alınırsa
elde edilir. Mobilite
ifadede yerine konursa
Bu ifade Einstein Bağıntısı olarak bilinir.
Einstein Bağıntısı yarı-iletkenlerde sürüklenme ve difüzyon iletimini belirler.
P tipi yarı-iletkenler için,
Sonuç olarak Difüzyon akım yoğunluğu için,
Buna göre herhangibir noktadaki toplam akım yuğunluğu difüzyon ve sürüklenme bileşenlerinin toplamıdır.
Benzer şekilde deşik akımı için,
elde edilir.
Deşikler -X doğrultusunda difüz edileceğinden (-) kullanılmıştır.
Bu durumda toplam iletkenlik yoğunluğu,
bulunur.
Bu denklem diyotun temel denklemidir.
InP ta boyuna ve enine elektron difüzyon katsayıları


(a) da 300K de (b) de 77 K de
SAÇILMA MEKANİZMALARI
ÖRGÜ SAÇILMA TAŞIYICI-TAŞIYICI SAFSIZLIK SAÇILMA MEKANİZMALARI SAÇILMA MEKANİZMALARI MEKAMİZMALARI
AKUSTİK F.S.M. OPTİK F.S.M. KRİSTAL BOZUK SAFSIZLIK ALAŞIM
BOZULMUŞ PİEZO POLAR FONON POLAR OLMAYAN NÖTRAL SAF. YÜKLÜ SAF.
POTANSİTEL ELEKTRİK FONON
elektrik alan +X yönündedir.
KAYNAKLAR
Yarı-iletken Aygıtlar Fizik ve teknoloji john Wiley Sons Inc,2002
Yarı-iletken Aygıtlara giriş Josprit Singh MC Grow-Hill Inc,1994
Yarı-iletken Aygıt Fiziği Jean-PierreColinge 2002
Yarı-iletken Aygıt Temelleri Robert F. Pierret,Reading ,Mass Addison-Wesley,1996
Full transcript