Publication: Dopants concentration effect on gallium arsenide and gallium nitride-based homojunction LED epi-layers
dc.contributor.affiliation | #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE# | en_US |
dc.contributor.author | Faris Azim Ahmad Fajri | en_US |
dc.contributor.supervisor | Ahmad Fakhrurrazi Ahmad Noorden, Ph.D | en_US |
dc.contributor.supervisor | Azniwati Abdul Aziz, Ph.D | en_US |
dc.date.accessioned | 2024-10-09T07:47:52Z | |
dc.date.available | 2024-10-09T07:47:52Z | |
dc.date.issued | 2021 | |
dc.description.abstract | This work reports the effect of doping on the energy-band structure of homojunction light-emitting diode (LED) epitaxial layers. The research correlates the resultant values of bandgap energy and its depletion region, which are then applied to the luminescence spectrum of the light-emitting diode. The energy-band structure is simulated by initializing the various materials’ properties of Gallium Nitride (GaN), including Gallium Arsenide (GaAs), and solving the Poisson’s equation derived from Boltzmann’s Transport equation. The equation is solved by applying the finite difference method and using the Newton-Raphson method. Both materials are compared with different dopant concentrations in the range of 1 x 1018 cm-3 to 1 x 1021 cm-3. Taking the Silicon properties as the controlled variable, the energy-band structure is validated with literature findings. The calculated band gap energy of GaAs shifts from 1.4273 eV to 1.4640 eV, and for GaN, from 3.3970 eV to 3.4148 eV. The bandgap energy increases with the proportion to the doping concentration increments. However, when obtaining the epitaxial layer’s active 1-D spatial regions for GaAs and GaN, it reduces from (1.5700x10-1μm – 7.5000x10-3μm) and from (1.8450x10-1μm – 8.5000x10-3μm) x 1 μm2 respectively. The findings show that doping concentration is saturated at a certain threshold, which provides a less significant impact on the semiconductor energy-band structure. Thus, the numerical system determines the LED output spectrum and the threshold values for bandgap energy. The analyzed bandgap thresholds are obtained as 1.440eV for GaAs and 3.403eV for GaN at dopants’ concentrations of 2.951x1019cm-3 and 4.467x1019cm-3, respectively. The peak intensity wavelengths are obtained as 363.17nm for GaN and 845.7nm for GaAs. | en_US |
dc.description.abstractarabic | يوضح هذا العمل تأثير تعاطي المنشطات على بنية نطاق الطاقة لطبقات الصمام الثنائي الباعث للضوء المتجانسة. ويربط هذا البحث القيم الناتجة عن طاقة فجوة النطاق ومنطقة استنفادها، التي يتم تطبيقها بعد ذلك على طيف التلألؤ للصمام الثنائي الباعث للضوء. وتتم محاكاة بنية نطاق الطاقة من خلال تهيئة خصائص المواد المختلفة لنتريد الغاليوم (GaN)، بما في ذلك زرنيخيد الغاليوم (GaAs)، وحل معادلة بواسون المشتقة من معادلة النقل بولتزمان عن طريق تطبيق طريقة الفروق المحدودة وطريقة نيوتن-رافسون. وتتم مقارنة كلتا المادتين بتركيزات مختلفة من المنشطات في النطاق من 1 × 1018 cm–3 إلى 1 × 1021 cm–3. ويتم التحقق من صحة هيكل الفرقة الطاقة مع النتائج الأدب من خلال اتخاذ خصائص السيليكون كمتغير التي تسيطر عليها. تنتقل طاقة فجوة النطاق المقاسة لـ-GaAs من 1.4273 eV إلى 1.4640 eV ، ومن 3.3970 eV إلى 3.4148 eV بالنسبة لـ-GaN. وتزداد طاقة فجوة النطاق مع نسبة زيادات تركيز المنشطات. ومع ذلك، إنه ينخفض من (1.5700 × 10–1 ميكرومتر – 7.5000 × 10–3 ميكرومتر) ومن (1.8450 × 10–1 ميكرومتر – 8.5000 × 10–3 ميكرومتر) × 1 ميكرومتر على التوالي عند الحصول على المناطق المكانية 1-D النشطة للطبقة فوق المحورية لـ-GaAs و GaN. وتظهر النتائج أن تركيز المنشطات مشبع عند عتبة معينة، مما يوفر تأثيرًا أقل أهمية على بنية نطاق الطاقة لأشباه الموصلات. وبالتالي، يحدد النظام العددي طيف خرج LED والقيم الحدية لطاقة فجوة النطاق. وتم الحصول على عتبات فجوة النطاق التي تم تحليلها في 1.440 eV لـ-GaAs و 3.403 eV لـ-GaN بتركيزات المواد من 2.951 × 1019 cm–3 و 4.467 × 1019 cm–3 على التوالي. وتم الحصول على أطوال موجات شدة الذروة على أنها 363.17 نانومتر لـ-GaN و 845.7 نانومتر لـ-GaAs. | en_US |
dc.description.callnumber | t QC 611.8 D66 F228D 2021 | en_US |
dc.description.identifier | Thesis : Dopants concentration effect on gallium arsenide and gallium nitride-based homojunction LED epi-layers / by Faris Azim Bin Ahmad Fajri | en_US |
dc.description.identity | t11100484502FarisAzimBinAhmadFajri | en_US |
dc.description.kulliyah | Kulliyyah of Science | en_US |
dc.description.nationality | Malaysian | en_US |
dc.description.notes | Thesis (MSCTS)--International Islamic University Malaysia, 2021. | en_US |
dc.description.physicaldescription | xvii, 83 leaves : color illustrations ; 30cm. | en_US |
dc.description.programme | Master of Science (Computational and Theoretical Sciences) | en_US |
dc.identifier.uri | https://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11440 | |
dc.language.iso | en | en_US |
dc.publisher | Kuantan, Pahang : Kulliyyah of Science, International Islamic University Malaysia, 2021 | en_US |
dc.subject.lcsh | Doped semiconductors | en_US |
dc.subject.lcsh | Energy structure -- Mathematical models | en_US |
dc.subject.lcsh | Light emitting nodes | en_US |
dc.title | Dopants concentration effect on gallium arsenide and gallium nitride-based homojunction LED epi-layers | en_US |
dc.type | Master Thesis | en_US |
dspace.entity.type | Publication |
Files
Original bundle
1 - 2 of 2
Loading...
- Name:
- t11100484502FarisAzimBinAhmadFajri_24.pdf
- Size:
- 750.76 KB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- 24 pages file
Loading...
- Name:
- t11100484502FarisAzimBinAhmadFajri_SEC.pdf
- Size:
- 2.55 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
- Description:
- Full text secured file
License bundle
1 - 1 of 1