IR LED’lerde sıcaklığa bağlı tepe dalgaboyu değişiminin incelenmesi ve modellenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, iletim bandı ile valans bandı arasındaki enerji yoğunluğuna bağlı olarak değişen ve eğim parametresi, ortalama fonon sıcaklığı ve fonon dağılım parametrelerinin belirlediği sıcaklık değişimlerinin, IR Led’lerin tepe dalgaboyu üzerindeki etkileri incelenmiştir. Diğer bir ifadeyle, GaAs ve GaAlAs LED’lerde enerji bant aralığı, bağlantı sıcaklığı ve tepe ışıma dalgaboyu arasındaki ilişkiler analiz edilmiştir. Analizlerde, Matlab ortamında, farklı sıcaklık ve katkılama oranı değerleri ile tepe emisyon dalgaboyu arasındaki ilişkilere ait benzetimlerden yararlanılmıştır. Bu bağlamda, sıcaklığın 300 °K, 330 °K, 360 °K, 390 °K ve 400 °K değerleri için LED’in tepe dalgaboyu değerleri hesaplatılmış ve dalgaboyu değişimlerinin sıcaklık bağımlılıkları elde edilmiştir. Dalga boyunun sıcaklık bağımlılığının ortalama değeri 262,17 Å/K olarak bulunmuştur. Ayrıca, Ga1-xAlxAs Led’lerde, kompozisyon parametresinin (x) sabit değerleri için, sıcaklık değerleri arttırıldığında, tepe dalga boyunun arttığı gözlemlenmiştir. Bu kapsamda, kompozisyon parametresinin 0,20, 0,15, 0,10, 0,05 ve 0 değerleri için, 300 – 400 °K sıcaklık aralığında, Ga1-xAlxAs LED'in tepe dalgaboyu, sırasıyla, 9047,16 – 9224,56 Å, 9052,99 – 9268,19 Å, 9058,3 – 9311,82 Å, 9063,62 – 9355,45 Å ve 9068,94 – 9399,07 Å olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada elde edilen bulguların, pratik uygulamalarla uyumlu olduğu görülmüştür.

In this thesis study, the effects of temperature changes, which vary depending on the energy density between the conduction band and the valence band and are determined by the slope parameter, average phonon temperature and phonon distribution parameters, on the peak wavelength of IR LEDs have been investigated. In other words, the relationships between energy band gap, junction temperature and peak emission wavelength in GaAs and GaAlAs LEDs have been analyzed. In the analyses, simulations of the relationships between different temperature and dopant ratio values and peak emission wavelength have been used in the Matlab environment. In this context, the peak wavelength values of the LED have been computed for the temperature values of 300 °K, 330 °K, 360 °K, 390 °K and 400 °K and the temperature dependencies of the wavelength changes have been obtained. The average value of temperature dependence of wavelength has been found to be 262.17 Å/K. Moreover, in Ga1-xAlxAs LEDs, it has been observed that for fixed values of composition parameter (x) peak wavelength increases as the temperature values are increased. In this scope, for 0.20, 0.15, 0.10, 0.05 and 0 values of composition parameter, the peak wavelength of Ga1-xAlxAs LED have been computed as 9047,16 – 9224,56 Å, 9052,99 – 9268,19 Å, 9058,3 – 9311,82 Å, 9063,62 – 9355,45 Å and 9068,94 – 9399,07 Å, respectively, in temperature range of 300 – 400 °K. As a result, findings acquired in the study have been found to be compatible with practical applications.