II-VI bileşik yarı iletken çinko oksit'te nokta kusurların elektriksel iletkenliğe etkileri
Effects of point defects on electrical properties of II-VI compound semiconductor zinc oxide
Yazar: EMRE GÜR
Danışman: PROF.DR. SEBAHATTİN TÜZEMEN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Hall etkisi = Hall effect ; Yarı iletkenler = Semiconductors ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Reaktif Püskürtme metodu ile Si taban malzemesi üzerine büyütülen n-tipi ve p-tipi ZnO ince filmler ortadan ikiye bölünerek dört numune elde edildi. Bu numunelerden birer tanesi vakumda tavlama işleminin etkisinin araştırılması için vakumda 750 °C'de 10"5 torr'luk basınç altında 30 dakika tavlama işlemine maruz bırakıldılar. N-tipi ZnO (as-grown) numunesi üzerinde oda sıcaklığında Hail ve özdirenç ölçümü yapıldı. Bununla birlikte n-tipi ve p-tipi (as-grown) numuneleri üzerinde spektral fotoiletkenlik ölçümleri ve bütün numuneler üzerinde zamana bağlı fotoiletkenlik ölçümleri yapıldı. İlave olarak, n-tipi (as-grown) numunesinin sabit gerilim altında (0.5V ve 0.2V) oluşan akımın zamanla değişimi incelendi. Hail ve özdirenç ölçümü sonucunda n-tipi ZnO (as-grown) numunesinin taşıyıcı yoğunluğu 8.2xl019cm"3 olarak mobilitesi ise 13.37çm2/V-s olarak belirlendi. N-tipi ve p-tipi ZnO (as- grown) numuneleri üzerinde alınan spektral fotoiletkenlik ölçümleri ile, n-tipi numunede 700nm'den başlayan ve 1 lOOnnr de son bulan geniş bir kusur bandı elde edildi. Ayrıca ZnO'da iyi bilinen mavi ve yeşil bandı olarak adlandırılan yaklaşık olarak 400 ve 500nm'de yerleşen lüminesans merkezleri gözlendi. Bununla birlikte P-tipi numunesinde bu geniş kusur bandı ve mavi yeşil kusur bantları gözlenemedi ve bunun sebebi V0 kusurunun p-tipi numunelerde çokça bulunmamasından kaynaklandığı açıklandı. Dört numunenin de 1100nm ile aydınlatılması ile zamanla fotoakımdaki değişimin miktarı yüzde olarak belirlendi ve as-grown numunelerindeki bu değişim %10-14 civarında iken, vakumda tavlanmış numunelerdeki değişimin %1-1.5 civarında olduğu gözlendi. Vakumda tavlanan numunelerdeki değişimin az olmasının sebebi V0 kusur seviyesini foto-quench olması ile açıklandı. N-tipi (as-grown) numunesinin sabit gerilim uygulanması ile oluşan akımın zamanla azalması ZnO'da V0 kusurunun negatif-U davranışı ile açıklandı. 2003, 67 sayfa Anahtar Kelimeler: ZnO, II- VI bileşik yarıiletken, Nokta kusurlar, ZnO'da elektro ve foto-quench, spektral fotoiletkenlik

Abstract:
N-type and p-type ZnO samples grown by the Reactive Sputtering method on the Si substrate, were cutted into identical pieces in order to obtain four samples. To investigate vacuum annealing process two of the specimens are annealed at 750 °C under a pressure of 10"5torr for 30 minutes. Hall and resistivity measurements were performed on n-type ZnO (as-grown) at room temperature. Also, spectral photoconductivity measurements were performed on n-type and p-type (as-grown) samples and time dependent photoconductivity measurements were performed on all samples. In addition to these measurements, under the applied constant voltage (0.5V and 0.2V) time dependency of current was investigated on n-type (as-grown) ZnO. Hall and resistivity measurements yield an electron concentration of 8.2x1 019cm° and an electron mobility of 13.37cm2/V-s. Spectral photoconductivity measurements gave rise to a defect band between 700-1 lOOnm in n-type (as-grown) sample. Also, well known green and blue luminescence bands in ZnO which settle down to 500nm and 400nm were observed, whereas, p-type ZnO (as-grown) sample did not show any defect band and green and blue luminescence bands like n-type sample. This fact is explained that considering p-type samples do not include V0 defect centers as much as in n-type samples. With the illumination of the four samples by the HOOnm wavelength, the photocurrent variation is determined as percentage. This variation has seemed to be about 10-14% in as-grown samples and about 1-1.5% in vacuum annealed samples. The reason of the weak variation in vacuum annealed samples have been explained with photo-quenchability of the V0 defect centers. Also, decreasing in current with time under the applied constant voltage has been explained negative-U behaviour of the V0 defects. 2003, 67 pages Keywords: ZnO, II- VI compound semiconductors, Point defects, Electro and photo- quench in ZnO, spectral photoconductivity.