Perovskit tabanlı esnek ambipolar ince film transistörler
Perovskite-based flexible ambipolar thin film transistors
Yazar: TUĞBA DEĞİRMENCİ
Danışman: PROF. DR. SAVAŞ BERBER
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, literatürde sıralı kaplama olarak anılan bir yöntem kullanılarak CH3NH3PbI3 perovskit filmi elde edildi. Üretilen CH3NH3PbI3 filmlerinin karakterizasyonu için kalınlık ölçümlerinde profilometre cihazı, pürüzlülük ölçümlerinde ise Atomik Kuvvet mikroskobu (AFM) kullanıldı. Tanecik boyutu ve sınırı incelemeleri için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri alındı. Absorbans ölçümlerinde spektrofotometre, X ray dağılım ölçümlerinde ise X-ray difraktometre sistemi kullanıldı. Perovskit filminin absorbans başlangıcının yaklaşık 1.6 eV'lik bir bant aralığına tekabül ettiği ve literatür ile uyumlu olduğu görüldü. İnce film transistör fabrikasyonu için, öncelikle, ITO kaplı cam alttaş üzerinde alttan kapılı cihaz geometrisi üzerine çalışıldı. ITO tabakası üzerine kapı dielektriği ve perovskit tabakası dönel kaplanarak şekillendirildi. Son olarak termal buharlaştırma metodu ile Alüminyum savak kaynak elektrotları oluşturuldu. Kapı elektrotu olarak ise ITO tabakası kullanıldı. Kapı dielektriği olarak farklı kalınlıklarda SU8 ve spin on glass gibi malzemeler kullanıldı. Bu malzemeler kullanılarak üretilen cihazlarda kapılama davranışı gözlemlenemediğinden kapı dielektriği olarak SiOx kullanılmasına karar verildi. Bunun üzerine Sabancı Üniversitesi SUNUM Laboratuvarındaki Oxford PECVD sisteminde silisyum yonga üzerinde 300 nm SiOx film büyütüldü. SiOx film üzerinde yukarıda anlatılan yöntemler kullanılarak perovskit filmi kaplandı. Gölge maske metodu ile gümüş savak kaynak elektrotları kaplanarak alttan kapılı TFT cihazlar tamamlandı. Bu cihazlarda her ne kadar kapılama davranışı belirgin şekilde gözlemlenmese de kaçak akım probleminin büyük oranda çözüldüğü görüldü. Bunun üzerine gümüş elektrotlar ile perovskit filmi arasına C60 kaplanarak ohmik kontak oluşturulmaya çalışıldı. C60 kullanılarak gerçekleştirilen cihazlarda kapılama davranışı gözlemlenerek p ve n tipi alan etkili mobilite değerleri hesaplandı.

Abstract:
In this thesis, a production method called as sequential coating was performed in order to obtain CH3NH3PbI3 perovskite films. Surface profilometer and atomic force microscope (AFM) was used for thickness profile and roughness measurements respectively. Scanning Electron Microscope (SEM) images were obtained for grain size and boundary inspections. X-ray diffraction and absorbance measurements were performed by X-ray diffractometer and spectrophotometer systems respectively. The absorbance on-set of the perovskite film corresponded to a bandgap of 1.6 eV and was consistent with the literature. Fistly, bottom-gate device geometry on an ITO coated glass substrate was investigated. Gate dielectric and perovskite layers were formed by spin coating onto the ITO layer. Finally, aluminum source drain electrodes were formed by thermal evaporation. ITO layer was used as the gate electrode. SU8 and spin on glass in various thicknesses were used as gate dielectric. No gating behavior was observed in these devices therefore, 300 nm thick SiOx film was deposited on a silicon wafer in the Oxford PECVD system at Sabancı University SUNUM Laboratory. Perovskite film was coated on the SiOx film using the methods described above. Bottom-gate TFT devices were completed by deposition of silver source-drain electrodes via shadow mask method. Although gating behavior wasn't observed clearly in these devices, the leakage current problem was resolved in great extent. C60 was coated between silver electrodes and perovskite film to form ohmic contacts. Gating behavior was observed in devices employing C60, and corresponding p and n type field-effect mobility values were calculated.