p tipi Si ve iletken tabanlı CdS heteroeklemlerin kimyasal depolama yöntemiyle elde edilmesi ve karakterizasyonu
Obtaining and characterization of p type Si and conductive substrated CdS heterojunctions by chemical bath deposition method
Yazar: EMEL YILDIRIM
Danışman: PROF. DR. HÜLYA METİN GÜBÜR ; DOÇ. DR. ALİ KEMAL HAVARE
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films

Özet:
Bu tez çalışmasında kimyasal depolama (CBD) yöntemi ile farklı molaritede çözeltiler kullanılarak 3 grup CdS yarıiletken ince film elde edildi. 1. grup CdS film; cam, cam/ITO, cam/FTO ve p-tipi Si alttabanlar üzerine CBD yöntemi ile 85 °C'de 25 dakikada, 2. grup CdS filmleri ise 1. gruptaki ile aynı alttabanlara 85 °C'de 40 dakikada depolandı. 3. grup filmler ise cam alttaban üzerine 2. grup film çözeltisi kullanılarak 35 dakikada iki film elde edildi. Filmlerden biri azot ortamında 623 K'de tavlandı. Filmlerin, UV-Visible Spektrofotometresi, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS), Raman spektroskopisi, Hall etkisi ölçüm sistemi ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi, Doğrusal Taramalı Voltametri (LSV) ve amperometrik ölçüm ile karakterizasyonları incelendi. 1. grup CdS filmlerin yüzey morfolojisinin küre gibi nano tanecikli yapıda, 2 ve 3. grup filmlerde yapının nanoduvar (NW) olduğu gözlendi. Filmlerin hepsi polikristal yapıda ve n tipidir. 1. grup filmlerin özdirenci cam/CdS 104, cam/ITO/CdS 10-4, cam/FTO/CdS 10-4 ve p-Si/CdS 10-6; 2. grup filmlerinki cam/CdS 105, cam/ITO/CdS 103, cam/FTO/CdS 104 ve p-Si/CdS 105 -cm mertebesindedir. 3. grup filmlerin özdirenci tavlamayla 104 mertebesinden 105 mertebesine yükselmiştir. 1. grup filmlerin optik band aralığı (Eg) cam/CdS 2,33, cam/ITO/CdS 2,36 ve cam/FTO/CdS 2,39 eV; 2. grup filmlerinki cam/CdS 2,21, cam/ITO/CdS 2,12 ve cam/FTO/CdS 2,29 eV'tur. 3. grup filmlerin optik band aralığı tavlamayla 2,31'den 2,19 eV'a düşmüştür. 1. ve 2. grup filmlerin LSV analiz sonuçlarına göre 1. grupta en büyük akım değeri ITO alttabanda, 2. grupta FTO alttabanda çıkmıştır. Bu sonuçlar amperometrik ölçüm sonuçları ile uyumludur. 1. grup filmler yüksek iletkenlikleri, 2. ve 3. grup filmler NW özellikleriyle güneş hücreleri ve optoelektronik aletlerde kullanılabilecek iyi bir malzeme adayıdır.

Abstract:
In this thesis study, 3 groups of CdS semiconductor thin films were obtained by using the chemical bath deposition (CBD) method with solutions of different molarity. The 1st group CdS films were deposited on glass, glass/ITO, glass/FTO, and p-type Si substrates using the CBD method at 85 °C for 25 minutes, while the 2nd group CdS films were deposited on the same substrates as the 1st group at 85 °C for 40 minutes On the other hand, the 3rd group films were obtained using the 2nd group film solution on the glass substrate in 35 minutes. One of the films was annealed at 623 K in a nitrogen environment. The films were characterized by UV-Visible Spectrophotometer, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Raman spectroscopy, Hall effect measurement system and Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy, Linear Scanning Voltammetry (LSV) and amperometry measurement. It was observed that the surface morphology of the 1st group CdS films was in the nanoparticle structure like a sphere, while the 2nd and 3rd group films were in the nanowall structure. All of the films are polycrystalline and n-type. The rank of the resistivities of the 1st group films are 104 on glass/CdS,10-4 on glass/ITO/CdS, 10-4 on glass/FTO/CdS10-4 and 10-6 onp-Si/CdS. The 2nd group films of the resistivities are in the order of glass/CdS 105, glass/ITO/CdS 103, glass/FTO/CdS 104 and p-Si/CdS 105-cm. The rank of the resistivity of 3rd group films increased from 104 to 105 by annealing. The optical band gaps (Eg) of 1st group films are 2.33 eV on glass/CdS,2.36 eV onglass/ITO/CdS and 2.39 eV on glass/FTO/CdS eV. The optical band gaps of 2nd group films are 2.21eV on glass/CdS, 2.12 eVon glass/ITO/CdS and 2.29 eV on glass/FTO/CdS. The optical band gap of the 3rd group films decreased from 2.31 eV to 2.19 eV by annealing. According to the LSV analysis results of the 1st and 2nd group films, the highest current value was found in the ITO substrate in the 1st group and in the FTO in the 2nd group. These results are consistent with the amperometry measurement ones. The 1st group films are good candidates for solar cells and optoelectronic devices with their high conductivity, while 2nd and 3rd group films show promise with their nanowall properties.