Sol-gel yöntemiyle büyütülen indiyum katkılı çinko oksit filmlerin elektriksel ve optiksel özelliklerinin incelenmesi
The electrical and optical properties of in-doped zinc oxide films by sol-gel method
Yazar: ŞİRİN UZUN
Danışman: PROF. DR. TÜLAY SERİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Çinko oksit = Zinc oxide ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu tez çalışmasında cam alttabakalar üzerinde, sol-jel yöntemi kullanılarak, In katkılı ZnO filmleri kaplanmış ve bu filmlerin elektriksel iletkenlikleri, optiksel özellikleri ve yapısal özellikleri incelenmiştir. Saf ZnO ve In katkılı ZnO filmler 500 ?'de 10'ar dk. tavlanmıştır. Filmlerin kalınlığını arttırmak için 5, 10 ve 20 kez bu işlem tekrarlanmıştır. ZnO filmlerin katkılama oranları sırasıyla %2, %3, %5 ve %10 dur. Bu filmlerin elektriksel özellikleri düşük sıcaklık bölgesinde (115-300K) ve yüksek sıcaklık bölgesinde (300-400K) olmak üzere iki ayrı bölgede ölçülmüştür. Optiksel ve yapısal özellikleri ise oda sıcaklığında ölçülmüştür.In katkılı ZnO filmlerin optiksel enerji bant aralığı direk geçiş artan In katkılama seviyesiyle azalmış ve 2.88 - 3.19 eV aralığında bulunmuştur.Elektriksel iletkenliğin sıcaklığa bağlı olarak ölçülmesinden, In katkılı ZnO filmlerin aktivasyon enerjileri 0.02 - 0.60 eV aralığında bulunmuş ve filmlerdeki elektriksel iletkenlik mekanizması düşük sıcaklık bölgesinde Mott'un değişken bölge hoplaması (VRH) modeli ve Efros-Shklovskii değişken bölge hoplaması (ES-VRH) modeli ile açıklanırken, yüksek sıcaklık bölgesinde termiyonik emisyon ve grain saçılması modelleri ile açıklanmıştır. Filmlerin X-ışını kırınım desenleri incelenmiş ve piklerin ZnO'e ait olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, it was aimed to investigate the electrical conductivity, optical properties and structural properties of In doped ZnO films, grown on the glass substrates, by means of sol-jel technique. The pure ZnO and In doped ZnO films were baked at 500? for 10 minutes. In order to increase the thickness of the film the processes were repeated 5, 10 ve 20 times. Doping rates of ZnO films are %2, %3, %5 and %10, respectively. The electrical conductivity of this films versus temperature were measured in the low temperature range (115-300K) and high temperature range (300-400K). The optical properties and structural properties of In doped ZnO films were at the room temperature.The optical direct energy band gap of In doped ZnO films decreased with increasing In doping level and it was found as in the range of 2.88 - 3.19 eV.The activation energy of In doped ZnO films were found from the electrical conductivity-temperature measurements as in the range of 0.02 - 0.60 eV. The electrical conductivity mechanism of these films was explained by means of Mott?s variable range hopping (VRH) model and Efros-Shklovskii?s variable range hopping (ES-VRH) model in the low temperatures while in the high temperatures these were explained by means of termionic emission and grain boundary models. The XRD of these films investigated and it was seen that picks of films belonged to the ZnO.