Epitaxial growth of single crystal 3C-SiC thin films and their physical properties - Tamay, İlayda Meltem (My University, 2023)
Bu çalışmada 3C-SiC ince film üretimi ve hem metal-yarıiletken-metal (MSM) hem de heteroeklem (HET) konfigürasyonlarında, kendi kendine çalışabilen bir 3C-SiC/ Si ultraviyole-görünür (UV-VIS) fotodedektör (PD) fabrikasyonu sunulmaktadır. 3C-SiC'nin mükemmel fiziksel, kimyasal ve elektriksel özellikleri, onu yüksek performanslı, geniş bantlı optik algılama cihazlarının üretimi için çok iyi bir aday haline getirmektedir. Tek kristal yapıdaki 3C-SiC ince film, yatay soğuk-duvarlı metal-organik buhar biriktirme (MOCVD) sisteminde iki aşamalı bir büyütme ile Si substratı üzerine heteroepitaksiyel olarak kaplandı. Kendi kendine çalışabilen fotodedektörün üretimi için altın elektrotlar ince film yüzeyine asimetrik olarak kaplandı. Cihazın opto-elektronik performansını incelemek adına iki farklı problama konfigürasyonu (MSM ve HET) kullanıldı. Maksimum fotocevap değerleri görünür ışık altında MSM için 334 mA/ W, HET için 167 mA/ W olarak elde edildi. İlginç bir şekilde, UV dalga boyu 365 nm’den 254 nm’ye düşürüldüğünde MSM konfigürasyonu ile elde edilen fotoakımda bir artış olurken, HET konfigürasyonunda bunun tam tersi bir durum gözlendi. Maksimum spesifik dedektivite değerleri MSM için 5.4x1011 ve HET için 4.4x1011 olarak yine görünür ışık altında gözlendi. Her iki konfigürasyon için ölçülen fototepki hızları 3C-SiC için rapor edilen en yüksek değerler olup, yükselme ve düşme hızları sırasıyla MSM için 3.8 ms ve 3.6 ms, HET için 6 ms ve 8 ms olarak belirlendi. Bu çalışmada üretilen optoelektronik cihaz, geniş bantlı, dayanıklı, sürdürülebilir ve çevre dostu ince film optoelektronik cihazların üretimi için yeni çözümler sunma potansiyeline sahiptir.

This study investigates the growth of a 3C-SiC thin film and the fabrication of a self-powered 3C-SiC/ Si ultraviolet-visible (UV-Vis) photodetector (PD) that can operate both in a metal-semiconductor-metal (MSM) and a heterojunction (HET) configuration. The excellent physical, chemical and electrical properties of 3C-SiC make it a very good candidate for the fabrication of high performance broadband optical sensing devices. A uniform single crystalline 3C-SiC thin film was grown heteroepitaxially on a Si substrate via a two-step growth process in a horizontal cold wall metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) system. Asymmetrical gold electrodes were used to fabricate the self-powering PD. Two different probing configurations (MSM and HET) were used in the investigation of the optoelectrical performance of the device. The peak responsivities achieved under visible light were 334 mA/ W for the MSM and 167 mA/ W for the HET. Interestingly, as the UV wavelength decreased from 365 nm to 254 nm, the photocurrent increased with the MSM configuration, whereas the opposite was observed with the HET. The highest specific detectivities were also observed under the visible light as 5.4x1011 Jones and 4.4x1011 Jones for the MSM and HET configurations, respectively. The photoresponse speeds measured for both configurations were the fastest reported on 3C-SiC with rise and decay times of 3.8 ms and 3.6 ms for the MSM and 6 ms and 8 ms for the HET. The optoelectrical device fabricated in this study could offer new solutions for the fabrication of multiband, durable, sustainable, and eco-friendly thin film-based optoelectronic devices.
3C-SİC ince filmlerin epitaksiyel olarak kaplanması ve fiziksel özellikleri
Keywords: epitaksi; epitaxy; fotodedektör; İnce film; Metallurgy and materials engineering; Metalurji ve malzeme mühendisliği; photodetector; silicon carbide; silisyum karbür; ultraviolet; ultraviyole Thin film