SILAR yöntemi ile Al/Cd:ZnO/p-Si/Al Fotodiyot üretimi ve karakterizasyonu
Characterization of Al/ZnO/p-Si/Al photodiode fabricated by SILAR method
Yazar: YASEMİN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ ÇAVDAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Diyodlar = Diodes ; Fotodiyot = Photodiode ; SILAR yöntemi = SILAR method ; Çinko oksit = Zinc oxide ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu çalışmada, katkısız ve %1, %3, %5 kadmiyum katkılı çinko oksit ince filmler, oda sıcaklığında p-tipi Si üzerine ardışık iyonik tabaka adsorpsiyonu ve reaksiyonu (SILAR) tekniği ile oluşturuldu. Katkısız ve farklı oranlarda Cd katkılı olmak üzere üretilen filmlerin yapısal ve elektriksel özellikleri incelendi. Üretilen numunelerin yüzey analizi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirildi. SEM analizinde numunelerin yüzey morfolojisinin değiştiği görüldü. Yapısal özellikleri X-ışını kırınımı (XRD) ile araştırıldı. XRD sonuçları doğrultusunda üretilen ince filmlerde Cd katkısı arttıkça kristal boyutunun azaldığı görüldü. Çalışmada katkısız Al/ZnO/p-Si/Al ve %1, %3, %5 Cd katkılı Al/Cd:ZnO/p-Si/Al diyot yapılar oluşturularak numunelerin elektriksel özellikleri incelendi ve akım-voltaj (I-V), akım-zaman (I-t) ölçümleri karanlıkta ve farklı aydınlatma şiddetlerinde yapıldı. I-V grafiklerinden yararlanılarak malzemelerin idealite faktörü (n), engel yüksekliği (Φb), doyma akımı (I0) değerleri hesaplandı. Aydınlatma şiddetinin artmasıyla ters beslemde fotoakımın arttığı, numunelerin aydınlatmaya duyarlı olduğu ve fotodiyot özellik gösterdiği tespit edildi. Üretilen diyotların fotoyanıt özelliğini incelemek için I-t ölçümleri değerlendirildi ve aydınlatma şiddeti arttıkça akımın arttığı gözlemlendi. Katkısız ve Cd katkılı ZnO diyotların Norde yöntemi ile seri direnç (Rs) değerleri hesaplandı ve seri direnç değerlerinin Ω mertebesinde olduğu belirlendi. Elde edilen veriler doğrultusunda Cd katkı miktarının değiştirilmesiyle üretilen ZnO diyot yapısının elektriksel özelliklerinin değiştirilebileceği ve Cd katkılı ZnO diyotların optoelektronik uygulamalarda fotodiyot olarak kullanılabileceği görüldü.

Abstract:
In this study, undoped and 1%, 3%, 5% cadmium doped zinc oxide thin films were produced on p-type Si at room temperature by Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) technique. The structural and electrical properties of the films produced undoped and with different amounts of Cd were investigated. Surface analysis of the produced samples was carried out by scanning electron microscope (SEM). In SEM analysis, it was observed that the surface morphology of the samples changed. Their structural properties were investigated by X-ray diffraction (XRD). It was observed that the crystal size decreased as the Cd contribution increased in the thin films produced in accordance with the XRD results. In the study, the electrical properties of the samples were examined by forming diode structures with undoped Al/ZnO/p-Si/Al and 1%, 3%, 5% Cd doped Al/Cd:ZnO/p-Si/Al and current-voltage (I-V), current-time (I-t) measurements were made in the dark and at different illumination intensities. The ideality factor (n), barrier height (Φb) and saturation current (I0) values of the materials were calculated by using I-V graphs. It was determined that the photocurrent increased with the increase of illumination intensity, the samples were sensitive to illumination and showed photodiode properties. I-t measurements were evaluated to examine the photoresponse feature of the diodes produced and it was observed that the current increased as the illumination intensity increased. Series resistance (Rs) values of undoped and Cd-doped ZnO diodes were calculated using the Norde method and it was determined that the series resistance values were in the Ω range. In the line with the data obtained, it was seen that the electrical properties of ZnO diode structure produced can be changed by changing the amount of Cd doping, and that Cd- doped ZnO diodes can be used as photo diodes in optoelectronic applications.