Özet:
İletken katılan ,enerji band modellerine göre üç
gurupta sınıflandırmak mümkündür. Bunlar, metaller, yarımetaller
ve yarı iletkenlerdir. Yarımetallerde valans ve
iletkenlik enerji bandları küçük bir bölgede çakışmıştır.
Bu nedenle yarımetallerde 0°K sıcaklığında elektriksel
iletkenlik gösterirler. Saf yarımetal kristallerde
elektrik akımı yarı iletkenlerde olduğu gibi,elektron ve
hollerle sağlanır.Ancak yarımetallerde elektron ve hole
taşıyıcı yoğunluğu birbirine eşit kat küçüktür. Bunlarda
elektriksel iletkenlikler küçük buna karşılık Ha’l,
magnetorezistivite ve Seebeck katsayıları büyüktür. Bu
son özelliklerden dolayı, katıların iletkenlik özelliklerini
anlamada yarımetal tek kristaller üzerinde yapılan
çalışmaların önemi çok büyüktür.
Beşinci gurup elementlerinden Bizmut, Antimon ve
Arsenik birer yarı metaldir. Bu üç elementin kristal yapısı
romboedraldir. Omboedral yapının sonucu olarak yarı metallerde
fiziksel özellikler anizotropiktir. Yarı metal
Bizmutun kristal yapısı ve enerji band modeli geniş olarak
II. bölümde anlatılacaktır.
Yarı metal Bizmut elementinin kaliteli tek kristallerini
lâboratuvarlarda büyütmek kolaydır.Bu kristallerin
büyütülmesinde genellikle iki yöntem kullanılır.
Birinci yöntemde, istenilen yönde tek kristal büyütmek için
tohum (çekirdek) kristal kullanılır. İkinci yöntemde
tohum kristal kullanılmaz. Buna en iyi örnek Bridgman
kristal büyütme yöntemidir.
Bazı elementlerin tek kristalleri büyümede tercihleri yönelme gösterirler. Bizmut bunlardan biridir. Tohum
kristal kullanmaksızın büyütülen Bizmut tek kristallerinde, kristal büyüme ekseni ile trigonal eksen
arasındaki açının 90° veya 90° ye yakın olduğu deneysel
çalışmalardan bilinmektedir.
Çalışmamızın birinci kısmında Eridgman yöntemiyle
Bizmut tek kristallerini büyütmek için bir kristal
büyütme sistemi yapılmıştır. Sistemde büyütülen tek kristallerin
yönelmesi, kristal büyütme koşullarına bağlı olarak
incelenmiştir. Kristallerin büyütülmesi ve büyütülen
kristallerin yönelmeleri geniş olarak; III. bölümde
verilecektir.
Bizmut tek kristallerde Seebeck katsayıları anizotropiktir.
İznutun mutlak Seebeck katsayıları değişik
sıcaklık aralıklarında çeşitli araştırmacılar taralından
ölçülmüştür Bu çalışmada büyütülen bir Bizmut tek kristalinden uygun iki örnek çıkarılmış ve bu
örnek kristallerin mutlak Seebeck katsayıları 139-350^K
sıcaklık aralığında ölçülmüştür. Ölçülen mutlak Seebeck
katsayılarından elektron ve hollerin kısmi Seebeck katsayıları
ve Fermi enerjileri hesaplanmıştır. Permi enerjilerin
hesaplanmasında iki band modeli kullanılmıştır.
İçin iki band modelinin geçerliliği araştırılmıştır.
Seebeck katsayılarıyla ilgili kuramsal bilgi, tarafımızdan
yapılan deneysel çalışma ile elde edilen deney
verilerinden iki band modeline göre Permi enerjilerinin hesabı ve çalışılan sıcaklık aralığında iki...
