Gas(x)se(1-x) Katmanlı Karışım Kristallerinin Yapısal ve Elipsometrik Özellikleri

Abstract

GaSxSe1-x katmanlı karışım kristalleri yapısal ve optiksel karakterizasyon teknikleri kullanılarak incelendi. Bridgman metodu ile büyütülen örneklerin yapısal karakterizasyonu x-ışını kırınımı (XRD), enerji saçılım spektroskopisi (EDS) ve Fourier transform kızılötesi spektroskopisi teknikleri kullanılarak başarıldı. Karışım kristallerinin kompozisyonal bağımlılığı EDS deneyleri ile elde edildi. Ölçümlerin sonuçları, kullanılan örneklerin x değerinin 0.25 aralıklar ile 0 ile 1 arasında olduğu kompozisyona denk geldiğini gösterdi. Örneklerin kristal yapısı XRD ölçümlerinin sonuçlarını ve analiz için bir yazılım programı kullanarak açığa çıkarıldı. FTIR tayfları x=0, 0.25 ve 0.50 kompozisyonlarındaki örneklerin içerisinde çoklu fonon emiliminin var olduğunu gösterdi. XRD ve FTIR deneylerinin sonuçları kullanılan kompozisyonlar arasında ilişkilendirildi. Örneklerin optiksel karakterizasyonu 1.2-6.0 eV spektral aralıpında gerçekleştirilen elipsometri deneyleri ile tamamlandı. Ölçüm sisteminin çıkış datası optiksel parametrelerin spektraş bağımlılığını gösteren dataya çevrildi. Elipsometrik data örneklerin bant boşluğu enerjilerini elde etmek için kullanıldı. Elde edilen bant enerjisi değerleri karışım kristallerinde sülfür kompozisyonu arttıkça bant enerjisinin 2.4 eV'tan (x = 0) 2.57 eV'a (x = 1) arttığını gösterdi. Ortaya çıkarılan bant enerji değerlerine göre bant boşluğu enerjisinin kompozisyona bağlılığını gösteren bir grafik çizildi.

GaSxSe1-x layered mixed crystals were investigated using structural and optical characterization techniques. Structural characterization of samples grown by Bridgman method were accomplished using x-ray diffraction (XRD), energy dispersive spectroscopy (EDS) and fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy techniques. Compositional dependence of mixed crystals were obtained from EDS experiments. Results of measurement indicated that used samples correspond to composition of x varying from 0 to 1 by 0.25 intervals. The crystal structures of the samples were revealed using the results of XRD measurements and a software program for analyses. FTIR spectra of the samples indicated the presence of multiphonon absorptions in the samples for compositions of x = 0, 0.25 and 0.50. The results of XRD and FTIR experiments were associated between the used compositions. Optical characterization of the samples were achieved by ellipsometry experiments carried out in the spectral range of 1.2-6.0 eV. The output data of measurement system were converted to data presenting the spectral dependency of optical parameters. Ellipsometric data was used to obtain the band gap energy of the samples. Obtained band gap energy values showed that as sulfur composition is increased in the mixed crystals, band gap energy increases from 2.04 eV (x = 0) to 2.57 eV (x = 1). According to revealed band gap energy values, a graph presenting the compositional dependence of bang gap energy was plotted.