Tavlama sıcaklığının farklı kalınlıklarda hazırlanan Cu2O ince filmlerin fiziksel özelliklerine etkisi
Physical properties of Cu2O thin films prepared with different thicknesses of the annealing temperature effect on
Yazar: DOĞAN ÖZASLAN
Danışman: DOÇ. DR. CEBRAİL GÜMÜŞ
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tezde, SILAR yöntemi (ardışık iyonik tabaka adsorpsiyonu ve reaksiyonu) kullanılarak 70 °C'de cam alttabanlar üzerine 10, 30 ve 40 daldırma döngüsü ile Cu2O yarıiletken ince filmler elde edilmiştir. Elde edilen Cu2O ince filmler, 100, 300 ve 500 oC'de bir saat süre ile tavlanarak tavlama sıcaklığının filmlerin yapısal, optik, morfolojik ve elektriksel özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Cu2O ince filmlerin X-ışını kırınım (XRD) analizlerinden filmlerin polikristal yapıda ve kübik fazda oluştuğu görülmüştür. Tavlama ile Cu2O ince filmlerin CuO ince filmlere dönüştüğü tespit edilmiştir. Elde edilen veriler ile filmlerin temel optik parametreleri olan enerji bant aralığı (Eg), yansıma (R), kırılma indisi (n) değerleri hesaplanmıştır. Bakır oksit ince filmlerinin görünür bölgedeki optik geçirgenlik değerleri %2-61 olarak bulunmuştur. Görünür bölgedeki ortalama kırılma indisi (n) değerleri 2.14-11olarak hesaplanmıştır. Filmlerin enerji bant aralığı değerlerinin (Eg) tavlama sıcaklığı ile azaldığı ve 2.57-1.77 eV arasında değiştiği tespit edilmiştir. FE-SEM (Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntülerinden filmlerin genellikle küresel yapıda homojen dağılım gösterdiği ve tavlama sıcaklığının etkisi ile daha sıkı bir yapının oluştuğu görülmüştür. Hall ölçümlerinden ince filmlerin p-tipi iletkenlik gösterdiği bulunmuştur. Cu2O ve CuO ince filmlerin özdirenç (ρ) değerleri ise sırasıyla 7.4x103-1.1x104 ve 5.1x102-8.2x103 Ωcm bulunmuştur.

Abstract:
In this thesis, semiconductor Cu2O thin films are obtained using SILAR (Succesive Ionic Layer Adsorption and Reaction) method at 70 °C on a substrate through 10, 30 and 40 immersion cycles. The films then are subjected to different annealing procedures at 100, 300 and 500 °C. The effect of various annealing temperatures are examined in terms of the change in structural, optical, morpholgical and electrical properties of the films. The XRD analyses indicate that Cu2O thin films exhibit a polycrystal structure and cubic phase. It is also concluded that annealing leads to a transition from Cu2O to CuO in the thin film structure. Optical parameters such as energy band gap (Eg), reflectivity (R) and refractive index values are acquired using aforementioned basic parameters. Optical transmittance values of Cu2O thin films in the visible region are attained to be between 2-61% whereas calculations for refractive indices (n) indicate that the values vary between 2.14-11. There found to be an inverse correlation between the annealing temperature and energy band gap values (Eg) where an increase in the anneling temperature leads to a drop in the energy band gap of given thin films within the interval of 2.57-1.77 eV. FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) analyses demonstrate that a homogeneous spherical structure through the sample is observed. A more closely-packed structure is detected with respect to increasing annealing temperature. From the Hall effect measurement, it was found that Cu2O and CuO thin film exhibits p-type conduction. The resistivity values of Cu2O and CuO thin films are measured to be 7.4x103-1.1x104 ve 5.1x102-8.2x103 Ωcm, respectively.