Kimyasal sprey püskürtme yöntemiyle üretilen FePc/Si heteroeklemlerin elektriksel ve optik özellikleri
Electrical and optical properties of FePc/Si heterojunctions synthesized by chemical spray pyrolysis technique
Yazar: PELİN AYDOĞAN
Danışman: PROF. DR. KUBİLAY KUTLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Akım-potansiyel karakterstikleri = Current-potential characteristics ; Ftalosiyaninler = Phthalocyanines ; Güneş pilleri = Solar cells ; Heteroeklem = Heterojunction ; Sprey piroliz yöntemi = Spray pyrolysis method ; Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films ; İnce filmler = Thin films

Özet:
FePc filmler, (100) yönelimli n-tipi silisyum ve (111) yönelimli p-tipi silisyum üzerine ilk defa kimyasal sprey püskürtme yöntemiyle büyütülmüştür. Büyütülen filmlerin yapısal ve yüzeysel özellikleri XRD, RAMAN ve SEM analizleriyle, elektriksel özellikleri ise akım-gerilim ve kapasitans-gerilim ölçümleriyle incelenmiştir.Corning cam altlık üzerine büyütülen FePc fimlerinin geçirgenlik ve soğurma analizlerinden bu filmlerin optiksel özellikleri incelendi. Bu ölçümlerden hesaplanan soğurma katsayılarının kullanılması ile elde edilen (??)1/2-? grafiğinden FePc'nin yasak enerji bant değeri 2.6 eV olarak bulundu.Ag/FePc/n-Si/Ag eklemlerin akım-gerilim karakteristikleri oda sıcaklığında yapılan ölçümlerle incelenmiştir. Eklemlerin karanlıkta alınan akım-gerilim karakteristiklerinden yaklaşık 103 kat doğrultucu özellik gösterdiği belirlendi. Eklemlerin I-V karakteristikleri incelendiğinde farklı gerilim değerlerinde iki bölgeden oluştukları ve bu bölgelerde düşük alan emisyon akım mekanizmalarından (Pool-Frenkel-Schottky) ile yüksek akım mekanizmalarından SCLC akım mekanizmalarının kısmen etkin olduğu gözlenmiştir. Ag/FePc/n-Si/Ag eklemlerinin idealite sabiti ve bariyer yüksekliği için değerler sırasıyla 1.09-1.97 ve 0.75-0.97 eV aralığında olduğu belirlenmiştir. Ag/FePc/p-Si/Ag eklemler için yapılan benzer ölçümlerde, p-n eklemlerde olduğu gibi bazı örneklerin yaklaşık 103 kat doğrultucu özellik gösterdiği belirlendi. Eklemlerin idealite sabiti ve bariyer yüksekliği sırasıyla 1.18-3.3 ve 0.66-0.98 eV arasında bulunmuştur.Ag/FePc/n-Si/Ag eklemlerin admitans analizleri geniş frekans aralığında (1Hz-1MHz) kapasitans-gerilim ölçümleriyle yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, yüksek frekansların pozitif gerilim bölgesinde frekanstan bağımsız sabit bir sığa değeri olduğu belirlenmiştir. C-V analizlerinden FePc'nin katkılama miktarı Nd =4x1022 m-3 ve eklemin oluşma potansiyeli Vbi= 0.60±0.05V bulunmuştur. Ag/FePc/p-Si/Ag eklemlerin C-V analizleri yapılmış olup sonuçlar incelendiğinde pozitif gerilimlerde gözle görülür kesin bir frekans bağımlılığı olduğu fark edilmiştir. C-V analizlerinden taşyıcı konsantrasyonunun değeri Nd = 2.5x1023 m-3 ve eklemin oluşma potansiyeli Vbi=-1±0.05V bulunmuştur.

Abstract:
FePc films were synthesized on (100) oriented n-type silicon and (111) oriented p-type silicon by chemical spray pyrolysis technique. The structural and morphological properties of the films were investigated by XRD, RAMAN and SEM analysis and the electrical features of the heterojunctions were investigated with I-V and C-V measurements.The transmission and absorbtion analysis were performed by the optical measurements. The energy band gap of the FePc was found 2.6 eV respectively.The electrical analysis of the Ag/FePc/n-Si/Ag heterojunction has performed by I-V measurements at room temperature. These heterojunctions possessed rectifying features, substantiated from I-V measurement under dark condition. Under forward and reverse bias, it was recognized that the junctions have two bias voltage regions, that means current transport mechanisms. This mechanisms were identified as (Pool-Frenkel,Schottky) and SCLC current mechanisms.The ideality factor and the barrier height values were calculated between 1.09-1.97 and 0.75-0.97 eV respectively. With the help of the similar investigations on Ag/FePc/p-Si/Ag junctions, the same current transport mechanisms were found out. The ideality factor and the barrier height of the junction are determined at the range of 1.18-3.3 and 0.66-0.98 eV respectively.The C-V measurements for the Ag/FePc/n-Si/Ag junction were performed at room temperature. C-V analysis of the Ag/FePc/n-Si/Ag junction indicated that for the positive bias there is no frequency dependence. From C-V measurements, the doping concentration and the built-in potential of the sample are calculated Nd=4x1022 m-3 and Vbi= 0.60±0.05V respectively.C-V analysis of the Ag/FePc/p-Si/Ag junction has indicated that for the positive bias of the high frequencies there is obvious frequency dependence. The doping concentration and built-in potential are calculated Nd = 2.5x1023 m-3 and Vbi=-1±0.05V respectively.