Upload
others
View
27
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
YENİ YARIYENİ YARI--İLETKEN İLETKEN TEKNOLOJİLERİTEKNOLOJİLERİDoç. Dr. Cengiz Beşikci
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Enformasyon Teknolojisi
Mikroelektronik
Telekomünikasyon
Bilgisayar
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Yeni Kavramlar Yeni Malzemeler KüçültmeKarõşõk Teknolojiler
Daha HõzlõDaha Geniş Spektrum
Daha Yüksek Güç/Yüksek SõcaklõkDaha Uzun Ömür
Daha Ucuz
Mikroelektronik Teknolojisi
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
III-V Grubu Bileşik Yarõ-iletkenler
IIIIII--VV Grubu BileGrubu Bileşşik ik YarYarõõ--iletkenleriletkenler
GaAs
InP
InAs
AlAs
InSb
GaN
GaP
AlN
GaxIn1-xP
InXGa1-xAs
InAsxSb1-x
AlInxAs1-x
AlxGa1-xAs
AlxGa1-xN
Sb
Al
Ga
In
P
As
Kolon IIIKolonKolon IIIIII
Kolon VKolonKolon VV
N
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
SaySayõõsalsalTümleTümleşşikikDevrelerDevreler
Elektronik CihazlarElektronik Cihazlar
LazerLazer
Optoelektronik CihazlarOptoelektronik Cihazlar
FotodedektörFotodedektör
GüneGüneşş PiliPili
FototransistörFototransistör
IIIIII--V V YarYarõõ--iletkeniletkenTeknolojisiTeknolojisi
Optoelektronik TümleOptoelektronik Tümleşşik ik DevrelerDevreler
MESFETMESFET
MODFETMODFET
HBTHBT
MonolitikMonolitikMikrodalgaMikrodalgaTümleTümleşşikikDevrelerDevreler
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Yüksek Hõzlõ Transistörler(MODFET, HBT)
AlGaAs/GaAs AlInAs/InGaAs/InP
InP/InGaAsGaInP/GaAs
Yüksek Güç/Yüksek Sõcaklõk Elektroniği
GaN
AlN
AlGaN/GaN
Elektronik Uygulamalarõ
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
IIIIII--NitratlarNitratlarAlNAlN,,GaNGaN,,InNInN,,AlGaNAlGaN,,InGaAlNInGaAlN
! Bant aralõklarõ görünür spektrumu tamamiyle kaplar. 1.9 eV (InN)-6.2 eV (AlN)
! Mavi LED ve Lazer! Küçük dalgaboyu, yüksek yoğunlukta optik depolama! Büyük bant aralõğõ, yüksek õsõl iletkenlik, yüksek
güç/yüksek sõcaklõk elektroniği! Kuvvetli bağ, kimyasal aşõnmaya karşõ dayanõklõ
2001 yõlõnda GaN Optoelektronik Pazarõ 2 Milyar A.B.D. Dolarõ
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Moleküler Işõn Epitaksisi (MBE)
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Metalorganik Kimyasal Buhar Depozisyonu (MOCVD)
Ga(CH3)3+AsH3→→→→GaAs+3CH4
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Ev Yapõmõ MOCVD Reaktörü
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Mikroelektronik Alanõnda ODTÜ�de Mikroelektronik Alanõnda ODTÜ�de Yapõlan ÇalYapõlan Çalõşõşmalarmalar
! Yarõ-İletken Aygõt Modellemesi! Yarõ-İletken Karakterizasyonu! Entegre Devre Tasarõmõ! Sensör, Transistör, Kõzõlötesi Dedektör Tasarõmõ ve
Fabrikasyonu
III-V Grubu Yarõ-İletkenler Üzerinde Süren Projeler:! GaInP/InGaAs/GaAs MODFET Yapõõlarõõ! Si Taban Üzerinde InSb (3-5 µm) Kõzõlötesi Dedektörler
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Source Gate Drain1 V
3 V
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Kõõzõõlötesi Dedektör Malzemeleri
Hg1-xCdxTe InAs1-xSbx InTlSb
3-5 µµµµm 8-12 µµµµm
InSb PtSi PbSe
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
NedenNeden InSb ve InAsSbInSb ve InAsSb??
!Homojen olarak büyütülebilir
!Güçlü kovalent ba" özelli"i
!Si Taban üzerinde başarõ
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Si Si TabanTabanõõnn AvantajlarAvantajlarõõ
!Daha büyük taban!Okuma devresi ile aynõ genle#me
katsayõsõ!Taban inceltmeye gerek yok!Okuma devresi ile monolitik entegrasyon
mümkün
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Okuma Okuma Devresi ile Hibrid EntegrasyonDevresi ile Hibrid Entegrasyon
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
DedektörDedektör YapYapõõssõõ
! Molecular Işõn Epitaksisi (MBE) Büyütme Tekniği
! 92,000 cm2/V-sec Elektron Mobilitesi (77 K) (Dünyada elde edilebilen en yüksek mobilite)
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
400 X 80 400 X 80 µµmm22 Dedektör DizisiDedektör Dizisi
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ElektrikselElektriksel Karakterizasyon Karakterizasyon 77 K77 K
0.1
1
10
100
1000
-0.6 -0.4 -0.2 0
Bias (V)
Dar
k C
urre
nt
( µµ µµA
)
-202468101214161820
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2
Bias (V)
Dar
k C
urre
nt
(mA
) 0100020003000400050006000700080009000
Diff
eren
tial R
esis
tanc
e (O
hm)
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
OptikOptik KarakterizasyonKarakterizasyon77 K77 K
0.1
1
10
100
3 3.5 4 4.5 5 5.5 6Wavelength (µµµµm)
Res
pons
ivity
(kV
/W)
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
KaranlKaranlõõk Akk Akõõmm
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
-0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0Bias (V)
Dar
k C
urre
nt
( µµ µµA
)
Measured
I +IS T
IT
IS
77 K
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
SonuçlarSonuçlar! 1.2 kV/W Gerilim Responsivitesi
! Dü#ük Kaçak Akõm
! Homojen Dağõlõm
! Si taban üzerinde dünyada elde edilen en iyi performans
! InSb Dedektörlerin Si Okuma Devresi ile Monolitik Entegrasyonu Mümkün
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Halen Sürdürülen ÇalHalen Sürdürülen Çalõşõşmalarmalar
!8x8 Dedektör Dizisinin bir Multiplexer Devresi ile Entegrasyonu veTesti
!Daha Büyük Boyutta FPA ve OkumaDevresi Fabrikasyonu
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Yapõlmasõ Planlanan ÇalõşmalarYapõlmasõ Planlanan Çalõşmalar
! Modern yarõ-iletken büyütme teknolojisinin ODTÜ�de geliştirilmesi
! 8-12 µµµµm penceresinde kõzõlötesi dedektörler
! Yüksek çözünülürlüklü FPA Yapõlarõ
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Araştõrma Bazõnda Gerekli YatõrõmAraştõrma Bazõnda Gerekli Yatõrõm
! Temiz Oda-1,000,000 USD! Kristal Büyütme-2,000,000 USD! Yapõsal Karakterizasyon-500,000 USD! Elektriksel Karakterizasyon-200,000 USD! Optik Karakterizasyon-300,000 USD! Aygõt Fabrikasyonu ve Karakterizasyonu-1,000,000 USD! TOPLAM: 5,000,000 USD
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
ilk Si taban üzerine1.3 um lazer
Yüksek güç980 nm lazer
1992
ilk Aliçermeyenyüksek güç
lazer (MOCVD)
ilkInTlSb
infrared fotodedektör
InTlSbYari-iletkeninin
ilk defabüyütülmesi
1993
ilkGaN p-n
FotovoltaikUV dedektör
Rekor Kalitede GaN ve AlGaN
Rekor KalitedeAlN
ilkAl içermeyen
p-QWIP
1994
ilkAlN/Si
MIS
13 um, 300 K ilk InAsSb
infraredfotodedektör
Al içermeyenyüksek güç
808 nm lazer
1995
n-tip QWIP
ilkInSb/GaAs
veInSb/Si FPA
ilkAlGaN-AlN260-200 nm
fotodedektör
ilkAl içermeyenyüksek güç
3-5 um Laser
1996
Center for Quantum Devices, Northwestern University, A.B.D.
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Özel Sektörün Toplam Ar-Ge Harcamalarõ İçindeki Payõ
Türkiye %24ABD %73Japonya %66Rusya %66İngiltere %65Fransa %62İtalya %58İspanya %45Yunanistan%27G.Kore %73
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Ar-Ge Harcamalarõnõn GSYİHİçindeki Payõ
Türkiye %0.38ABD %2.55Japonya %2.84Rusya %0.82İngiltere %2.19Fransa %2.34İtalya %1.12İspanya %0.82Yunanistan%0.49G.Kore %2.30
ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜH. BÖL.
Alõnmasõ Gerekli Önlemler
�Ulusal Bilim ve Teknoloji Politikasõnõn Geliştirilmesi ve Kararlõlõk İçinde Uygulanmasõ
�AR-GE�ye Daha Fazla Devlet Yardõmõ
�Üniversite-Sanayi Ortak Araştõrma Merkezleri
�Uluslararasõ Araştõrma Projeleri
� Üniversite�de Savunma Amaçlõ Araştõrmanõn Yönlendirilmesi