Downloaded 17 times
A.kursat bılgılı gos.cıh.
- 1. 1 GÖSTERİM CİHAZLARI Öğretim Üyesi Prof.Dr. Bahtiyar SALAMOV Hazırlayan A.Kürşat Bilgili Master:138302202 GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK BÖLÜMÜ
- 2. 2 Gösterim Cihazları 1. AktifCihazlar: Kendi radyasyonlarını yayan cihazlar(LED,CRT) 2. Pasif Cihazlar: Gelen radyasyonu modüle eden cihazlar(LCD)
- 3. 3 Lüminesans ve çeşitleri Lüminesans: Bir direkt yarıiletken uyarıldığında yayınlanan ışıma lüminesansdır. Fotolüminesans (FL): Uyarılma ışık soğrulmasıyla oluşur. Katodolüminesans (CL): Uyarmalar maddenin yüksek enerjili elektron bombardımanıyla olur. Elektrolüminesans (EL): Uyarılma elektrik akımı ile(dc ve ac) oluşur. Radyolüminesans : Uyarılma radyoaktif ışınlarla olur. Termolüminesans : Bir cismin ısıtılmasıyla oluşan ışımadır. Tribolüminesans, kemilüminesans, biolüminesans, kandolüminesans gibi isimlendirilen farklı lüminesanslar da vardır. Fakat FL, CL ve EL cihaz uygulamaları için diğerlerinden daha önemlidir.
- 4. 4 Floresans Yeniden birleşme arabir geçiş seviyesi yoluyla değil de doğrudan gerçekleşiyorsa bant aralığı değerinde, ışığı bu işlem boyunca dışarı verir. Bunun gibi hızlı ışıma işlemleri floresans olarak bilinir. Ev Ec foton is EE hc
- 5. 5 Fosforesans Bazı maddelerde ışıma,uyarılma kapatıldıktan sonra saniyeler veya dakikalar sonrasına kadar devam edebilir. Bunun gibi yavaş işlemlere fosforesans denir. Fosforesans, elektronun uyarıldığı enerji seviyelerinden daha düşük enerjili kararlı olmayan seviyelerin varlığına bağlıdır. Bunlar safsızlık seviyeleri olarak adlandırılır. (a) (b) (c) Et h 1 h2 Ec Ev (d)
- 6. 6 Safsızlık Seviyeleri Birkristaldeki düzgün periyodik örgüden veya yapıdan herhangi bir sapma eksiklik(kusur) olarak tanımlanır. Bunlar: 1. Kimyasal kirlilikler 2. Örgü noktalarındaki boşluklar 3. Ara konumlara yerleşmiş atomlardan kaynaklanmaktadır.
- 7. 7 Aktivatör ve AktivatörOrtakları Fosforesans özeliği gösteren maddeler fosforlar olarak adlandırılır. Fosfor maddeleri genelde içlerindeki aktivatör olarak adlandırılan safsızlıkların varlığına bağlıdır. Bunlar bir çok kristal örgü iyonuyla yer değiştirir. Aktivatör iyonundaki yük, örgü iyonu yüküyle özdeş değilse bu durumda farklı iyonik yüklü safsızlık atomlarının varlığına yol açar. Bunlar aktivatör ortakları(yardımcıları) olarak bilinir.
- 8. 8 Enerji seviyeleri 1. Karakteristiklüminesans: Safsızlık enerji seviyeleri aktivatör iyonu ile ilgilidir. Karakteristik lüminesansta uyarma enerjisi aktivatör iyonuna aktarılır. 2. Karakteristik olmayan lüminesans: Aktivatör iyonlarının varlığı nedeniyle geliştirilmiş olan geçici örgüyle ilgilidir. Karakteristik olmayan lüminesansta aktivatör ve aktivatör ortakları bir arada bulunur ve bunlar maddede alıcı(akseptör) ve verici(donor) seviyelerini oluşturur. Bunlar elektron ve deşik tuzakları olarak bilinir. Ec Ev Ed Ed Ea (a) (b) (c) (d)
- 9. 9 Elektronun tuzakta geçirdiğisüre Birim zaman başına elektronun tuzaktan kaçma ihtimali: olarak verilir. Derin tuzaklarda ve düşük sıcaklıklarda elektronun kaçma ihtimali düşüktür. kTEEQ dc /exp
- 10. 10 Radyasyon Yayıcı Yeniden Birleşmeİşlemi Yarıiletkenlerde radyasyon yayıcı yeniden birleşme üç farklı şekilde gerçekleşir. 1. Batlar arası geçişler. 2. Safsızlık merkezleri yoluyla yeniden birleşme. 3. Eksiton yeniden birleşmesi.
- 11. 11 Bantlar Arası Geçişler Doğrudan bant aralıklı yarıiletken için bantlar arası geçiş İletim ve valans bandındaki e lar aynı dalga vektörüne sahiptir. Dolaylı bant aralıklı yarıiletkenler için bantlar arası geçiş. Geçiş olabilmesi için dalga vektörünün korunması gerekir. Bu yüzden bir fonon oluşturulmalı veya yok edilmelidir. EC EV EV gE hc pg EE hc
- 12. 12 Bantlar Arası GeçişinÖzellikleri 1. Birleşme ihtimali: 2. B sabiti dolaylı bant aralıklı yarıiletkenler için doğrudan bant aralıklı yarıiletkenlerden yaklaşık 100 bin kat daha azdır. 3. Yüksek sıcaklıklarda ve çok saf kristallerde görülür.(Si, Ge, GaAs gibi) 4. Işık yayan diyotlar ve yarıiletken lazerlerde banttan banda direkt geçişler görülür. Bnpr
- 13. 13 Safsızlık Merkezi İleYeniden Birleşme(Bant-Akseptör) Valans bandının biraz yukarısına yerleşen seviyenin deşik yakalama ihtimali yüksektir. Ev Ec 1 3 2 Ea ag EEE
- 14. 14 Safsızlık Merkezi İleYeniden Birleşme(Donor- Bant) Enerji seviyesi iletim bandına çok yakın bir yerde yerleşir. e yakalama ihtimali valans bandındaki hollerin yakalanma ihtimalinden daha fazladır. Ev Ec 1 2 Ed 3 dg EEE
- 15. 15 Safsızlık Merkezi İleYeniden Birleşme(Donor – Akseptör) İki enerji seviyesi söz konusudur. A ve B geçişlerinde ışımalı birleşme söz konusudur. Ec Ev 1 3 2 2 3 A B r e EEEE dag 0 2 4
- 16. 16 Eksiton Yeniden Birleşmesi Eksiton: Bağlı e-h çiftidir ve saf yarıiletkenlerde iletim bandının altında enerji seviyelerine sahiptir. Elektron ve holün kısmen büyük sıcaklıklarda çekimlerinin ortak merkezinde daire çizdikleri Bohr benzeri hallere sahip olarak düşünebiliriz. eV m m E re r e 2* 1 6,13
- 17. 17 Fotolüminesans Fotolüminesansta enerjikristale foton soğurulmasıyla aktarılır. (UV -> CdSe kuantum nokta) Fotolüminesans Uygulamaları Bant aralığının belirlenmesi Safsızlık seviyeleri ve kusurların belirlenmesi Birleşme mekanizmalarının anlaşılması Malzeme kalitesi gibi niceliklerin araştırılmasında kullanılır.
- 18. 18 Fotolüminesans deney düzeneği . monokromatör CCD kamera UyarmaKaynağı Ayna PC örnek Laser Ev Ec h h>Eg
- 19. 19 Katodolüminesans Yüksek enerjilielektron demeti katıya(yarıiletkene) çarparsa %90 civarında katıya girer ve bağlı elektronları koparır. Koparılmış elektronlar başka elektronların koparılmasına neden olur. Üretim işleminin son aşaması valans bandının tepesindeki elektronlar, iletim bandının dibindeki seviyelere uyarılır. Üretilen e-h çifti sayısı: İle verilir. Elektron demetinin menzili(girme olasılığı) g B E E b Be KER
- 20. 20 Katod ışın tüpü(CRT) Ekran taban tarafına buharlaştırma yoluyla konulan 0,1mikron kalınlığında alüminyum bir katman ile 0,5 mikronluk fosfor taneciklerinden oluşan ince bir tabakadır.
- 21. 21 Görüntü Resim taramaile ışık şiddeti ise akım değişimi ile elde edilir.
- 22. 22 Görüntü 2 Elektrontabancası Renkli ekranın yakından görünüşü
- 23. 23 Elektrolüminesans Düzenekte fosfortozu yüksek dielektrik sabitli saydam bir yalıtkan bağ ortamına asılır ve iki elektrot arasına sıkıştırılmıştır. Elektrotlara değişken bir akım uygulandığında fosfor parçacıkları ışık yayınlar. Işık çıkış gücü: 2 1 0 1 0 exp)( V V fPP Saydam elektrot Genelde(SnO2) Cam kaplama İletken olmayan bağ ortamında Fosfor parçacıkları Metal elektrot ac
- 24. 24 Elektrolüminesans Mekanizması1 Fosforparçacıkları içindeki oluşan E, elektronları dolu alıcı seviyelerinden, iletim bandındaki aynı enerjili seviyelere tünelleyebilir. İletim bandındaki diğer elektronlar boşalmış seviyelere düşebilir ve radyasyon yayınlanır. Ev Ec Ev E foton
- 25. 25 Elektrolüminesans Mekanizması2 Elektrikalanda hareketli bir elektron gerekli enerjiyi kazanarak değerlik bandından iletim bandına geçer. Deşik bir safsızlık alıcısı tarafından yakalanır. İletim bandındaki elektron boş alıcı seviyesine düşerek radyasyon oluşur. Ev EC Ev Ec EV Ec
- 26. 26 Işık Salan Diyot(LED) Işık yayan diyotlar, doğru yönde gerilim uygulandığında ışıyan, diğer bir ifadeyle elektriksel enerjiyi ışık enerjisine dönüştüren özel katkı maddeli P-N diyotlardır.
- 27. 27 Işık Salan Diyot(LED)
- 28. 28 Ders sonu Sorular? Kaynaklar: http://www.howstuffswork/ http://en.wikipedia.org/ http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/files/lc/Intro. htm Optoelektronik, Wilson J., Hawkes J. F. B.
- 29.