Nano ve Optoelektronik Malzeme ve Aygıtlar Araştırma Laboratuarı'nda III-V grubu nanoboyutlu yarıiletken elektronik ve optoelektronik yapıların karakterizasyonu, düşük/yüksek manyetik alanda transport mekanizmalarının incelenmesi, yapı içindeki kusurların tespit edilmesi, II-VI grubu nanoyapıların sentezlenmesi ve II-VI grubu nanoyapılardan sensör geliştirilmesine yönelik araştırmalar yapılmaktadır. Laboratuar olanaklarının büyük kısmı Prof. Dr. Çetin Arıkan'ın TÜBİTAK Temel Bilimler Araştırma Enstitüsü'nde kurmuş olduğu laboratuvarların, İstanbul Üniversitesi'nde tam zamanlı çalışmaya başlaması üzerine bölümümüze kazandırılmıştır. Laboratuar olanakları TÜBİTAK, DPT ve İ.Ü. BAP projeleri alınan ve ayrıca uluslararası işbirlikleri sonucunda hibe olarak Prof. Dr. Çetin Arıkan'ın kullanımına verilen aletlerle genişletilmiştir.
Laboratuarda optik karakterizasyona yönelik Fotoiletkenlik, Fotovoltaj ve Fotolüminesans deneyleri, elektriksel karakterizasyon için Akım-Voltaj ölçümü, taşıyıcı transport mekanizmalarının incelenmesi için Magtenodirenç düzeneği ve taşıyıcı konsantrasyonu, yarıiletkenin tipi ve mobiliteyi belirlemek için Hall Olayı ölçümleri yapılmaktadır.
Optik karakterizasyon için kullanılan Fotoiletkenlik ve Fotovoltaj deneyleri 30 K ile oda sıcaklığı arasında helyum soğutmalı kapalı devre kryostat kullanılarak 200nm-10mikron aralığında yapılmaktadır.
Fotolüminesans deneyi ise 1.6K ile oda sıcaklığı aralığında ve 200nm-10 mikron aralığında gerçekleştirilmektedir. Fotoışıma düzeneğinde uyarım kaynağı olarak gücü 5 Watt'a kadar çıkabilen Argon iyon Laser kullanılmaktadır.
Taşıyıcı konsantrasyonu, mobilite ve taşıyıcı tipini belirlemekte kullanılan Hall Olayı ölçüm düzeneğinde 2.3 Tesla'ya kadar magnetik alanlara ulaşılabilmekte ve ölçümler sıcaklığa bağlı olarak 4K ile oda sıcaklığı aralığında yapılabilmektedir.
Süperiletken Magnet Sisteminden yararlanılarak yapılan magnetotransport ölçümleri 4.2K -300K aralığında yüksek manyetik alan altında (7T) elektronik iletimin incelenmesi için kullanılır. Optik penceresi sayesinde yarıiletkenlerin düşük sıcaklık ve yüksek manyetik alan altındaki optik özellikleri de incelenebilir.
Yarıiletken yapıların bant aralığı içindeki kusur seviyelerinin varlığının araştırılması, aktivasyon enerjilerinin ve yakalama tesir kesitlerinin belirlenmesi için Photo-induced Transient Spectroscopy (PITS) tekniği kullanılmaktadır.
II-VI grubundan ZnO ve ZnS nanoyapıların sentezlenmesinde yüksek sıcaklık fırınlarından yararlanılarak buhar-sıvı-gaz yöntemiyle nanoyapılar sentezlenebildiği gibi oda sıcaklığında sol-gel yöntemi de sentezleme çalışmaları yapılmaktadır. Sentezlenen malzemelerin nem, çeşitli gaz ortamlarına duyarlılıkları incelenerek sensör olabilme potansiyelleri belirlenmektedir. Bu sentezleme tekniklerinden faydalanılarak nanoçubuk, nanotel, nanonokta gibi farklı morfolojilere sahip olan yapılar sentezlenmektedir. Bu yapıları temel alan gaz ve nem sensörü çalışmaları yapılmaktadır.
Sol-Gel yöntemiyle sentezlenen nanoyapıların karakterizasyonunun yapılabilmesi için elde edilen çözeltiler Spin Coater ya da Dip-coater ile taşıyıcı üzerine ince bir film olarak kaplanabilmektedir. Spin Coater ile maksimum 9999rpm'e kadar dönme hızlarında kaplama yapmak mümkündür. Spin coater fotolitografi ile örnek şekillendirilmesine yönelik çalışmalarda örnek üzerine fotodirencin homojen olarak kaplanmasında da kullanılmaktadır.
Dip-coater ile ise daldırma çıkarma işlemi 0,002 m/s ile 0,0001 m/s hız aralıklarında düzgün doğrusal hareket sarsıntısız olarak yapılabilmektedir.
Nano ve Optoelektronik Malzeme ve Aygıtlar Araştırma Laboratuarı'nda karakterizasyonu yapılacak örneklerin şekillendirilmesine yönelik olarak da temel olanaklar mevcuttur.
Örneklere metalizasyon/kaplama yapılmasında yüksek vakum cihazları kullanılmaktadır. Yüksek vakum cihazlarından faydalanılarak 10^{-4}Torr-10^{-5}Torr mertebelerinde vakum altında, Altın, Alüminyum, Bakır vb. metalik kaplamalar yapılabilmektedir.
Örneklerin taşıyıcı üzerine bağlantıları Wire Bonder ile yapılmaktadır. Wire Bonder ile 17, 25 ve 50 mikron çaplarında altınla bağlantılar yapmak mümkündür.
Kaplamaların kalınlıklarının ölçülmesi için Elipsometre ve İnterferometre cihazları kullanılmaktadır.
UV-VIS spektrometreden yararlanılarak örneklerin absorpsiyon ve geçirgenlikleri incelenmektedir.
Araştırma Laboratuarı'nın olanaklarından yararlanılarak tamamlanan projeler şunlardır:
- Investigation of electronic transport in Quantum Well Infrared Photodetector (QWIP) structures, TÜBİTAK, 2009
- Novel Gain Materials and Devices Based on III-N-V Compounds, Avrupa Birliği COST Action MP0805, 2009
- III-N-V grubu çoklu kuantum kuyulu yarıiletken sistemlerinin optik özelliklerinin incelenmesi, BAP 2008
- Synthesize and characterisation of ZnO nanodots synthesized by Sol-Gel process, 2007
- Nanoscale and Ultrafast Photonics, COST 288 Avrupa Birliği Projesi 2005
- Optik Haberleşme için Azot (N) İçeren Yarıiletken Lazer Tasarımı Ve Karakterizasyonu, DPT 2005
- GaInNAs/GaAs Yarı İletken Sisteminden Oluşan Optik Kaynak Tasarımı ve Karakterizasyonu, BAP 2004
- Düşük Boyutlu Yarıiletken Yapılarda Transiyent Fotoiletkenlik ve Sıcak Elektron Enerji ve momentum Rölaksasyon Olaylarının İncelenmesi, TÜBİTAKHot electron light emission and lasing in heterostructure semiconductors, NATO-CRG
- Photoconductive processes in low dimensional semiconductor structures, Third World Academy of Sciences