Ga-As bileşiklerde elektron mobilitesi diger ge-si arkadaslarımıza nazaran daha yuksek, mobilitenin yuksek olmasının en onemli sebebi, elektronların effective mass’lerinin dusuk olması, effective mass’lerin dusuk olmasinin sebebi de “”electron enerji fonksiyonunun electron dalganumarasına(wavenumber)’a gore alınan ikinci derece turevinin’ (yani electronun energy-dalganumarası (E-k)diyagramındaki eğriliginin, hani egrinin asagı mı yukarı mı baktıgının yani) diger bilesiklerdeki elektronlarla kıyaslandıgında buyuk olması.yani egrilik yarıcapının kucuk olmasi. simdilik bildigimiz egrilik yarıcapı kuculdukce, su resimdeki gibi yani,
effective mass kuculuyor, dolayısıyla momentumun korunumundan (ro=mv) dolayı electronun hızı artıyor. yani bildigimiz electronun hızı sabit bir deger degil, artıp azalabiliyor. bunun muhendislikteki kullanımına en onemli ornek, tek atom kalınlıgında karbon atomlarının olusturdugu graphene olarak adlandırdıgımız efsanevi muhendislik urunu. graphene’a ait grafik de, elektronun enerjisinin dalgaboyuna gore degisimi gordugunuz gibi inanılmaz keskin oldugundan ve neredeyse hic bandgap olmadıgından (yani valence band ile conduction band utangacca birbirlerini opuyor gibi olduklarından) elektronun effective mass’i sıfır, yani graphene de electronlar boyle bir havalarda kutlesizmis gibi, kücücük bir electric field gorseler pedali kokleyip gaza basarak conduction bandda iletime katkıda bulunacaklar, bunun bizi getirdigi nokta bugunkü 3-5 Ghz lik bilgisayarların yerine 50-100 Ghz lik bilgisayarlar olacak. Ancak graphene’in üretimi ve elde edilmesindeki zorluklar nedeniyle sadece laboratuarlarda yapıyorlar, simdilik.
bu resimdeki konide mavi kısmı iletim bandı, kırmızı kısmı valence bandı olarak göz onune getirebiliriz. Graphene’deki bu koninin tepe noktası, dirac point olarak da adlandırılıyor.
Her neyse Ga-As ‘in cok tercih edilmesinin en onemli nedenlerinden birisi, daha oncede yukarıda deginmistik, birden cok ‘band gap’in bulunması, birden cok bandgap’in olması, bulk malzemeye elektrik field uyguladigimizda electronların birden cok dalganumarası’na sahip elektronların iletim bandına gecmeleri icin olan olasılıgı arttırmıs oluyoruz.Cunku nihayetinde bu fermi istatiksel sureci. Elektron dalganumarası farklı elektronların farklı enerji seviyelerinde bulunmasına neden olan özellik. Hem dalga hem partikul oldugu icin elektronlar, kafamıza estiginde newton fizigine göre kafamıza estiginde dalga denklemlerini cozen kuantum fizigine gore muamele ediyoruz.
Bir diger sebep, charge tasıyıcı sayısına ve dogrudan iletkenlige etki eden belki de en onemli sebeplerden, empurite atomlarının ga-as icinde n type yada ptype olacak sekilde katkılandırıldıklarında iletkenlik bandına gecmeleri icin gereken aktivasyon enerjisinin si veya ge icinde oldugundan cok daha kucuk olması. mesela, katkılandırılmamıs Si da aktivasyon enerjisi 1.1 ev diyelim. Si ‘u biz n-type olacak sekilde ‘Husnu’ adlı bir malzemeyle katkılandırdık,1.1. eV’luk potansiyel bir si atomundan bir electronu iletim bandına tasırken aktivasyon enerjisi .045 eV olan husnu atomlarından 1.1 / 0.045 eV adet ‘husnu electronu ‘ tasıyacak.
Ga -As de ise ~1.8eV bir electronu ga-as birim hucresinden iletim bandına tasıyacakken,”husnu’nun Ga-As icindeki ionizasyon enerjisi daha dusuk oldugundan 1.8/0.020 eV kadar ‘husnu electronu’ tasınacak. yani charge carrier sayısına dogrudan katkı, bu da iletkenlik icin en onemli faktorlerden birisi.
not: husnu atomlarının aktivasyon enerjisi konsepti anlatması acısından uydurma degerler. husnu atomlarının da husnu abiyle uzaktan yakından alakası yok
Bu empuritelerin ionizasyon enerjisinin dusuk olması, dusuk sıcaklıklarda da ga-as’lerin kullanımını mumkun kılıyor. tabi birde ga-as’lerin sıcaklıktan silisyum paneller kadar neden etkilenmedigi var, o da yine phonon katkısının nispeten az olmasıyla ilgili. silisyumda sıcaklıkla iletkenligin asırı azalması, phononların yani aynı fazdaki atomik kıprasımların,periyodik latis icerisinde iletim bandındaki elektronların sacılmasını, farklı yonlere penetre etmelerine neden oluyor (brillouin scattering-sacılımı), iletkenlik yone baglı bir ozellik oldugu icinde phonon’lar iletkenligi azaltabiliyor.
Espri yapmasaymışsın daha güzel anlaşılcakmış. Bandler birbirini öpüyor ne ya! Nasıl bir bilinçaltın var senin? Çok mu yalnız kaldın? Neyse, en azından Dirac point neymiş görsel olarak canlandırmak güzeldi. Bilgilendirdiğin için teşekkürler yine de.
Hadi bakalim, rica ederim.