Alüminyum katkılı ve katkısız çinko oksit ince filmlerin heteroeklem diyot özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the heterojunction diode properties of aluminium doped and undoped zinc oxide thin films
Yazar: TANER KUTLU
Danışman: PROF. DR. HAMİDE KAVAK
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Gerilim = Voltage ; Heteroeklem = Heterojunction ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Çinko oksit = Zinc oxide ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu tez çalışmasında, çinko oksit (ZnO) ve %1, %2, %3, %5 molar oranlarında Al katkılı ZnO (ZnO:Al) ince filmler sol-jel yöntemi ile cam alttaşa biriktirildi. ZnO ince filmlerin yapısal, morfolojik, optiksel ve elektriksel davranışına Al katkı miktarının etkisi, X-ışını kırınımı, atomik kuvvet mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu, X-ışını fotoelektron spektrometresi, fotolüminesans, ultraviyole görünür spektrofotometre ve Hall etkisi ölçümü ile incelendi. ZnO:Al ince filmler (002) yönelimli polikristal hegzagonal wurtzite yapıda olduğu belirlendi. En yüksek optik geçirgenlik %3 Al katkılı ZnO ince filmde görüldü. %1 Al katkılı ZnO film için minimum 5,50 Ωcm özdirenç ve filmlerin tamamının n-tipi elektriksel iletkenliğe sahip olduğu belirlendi. Bununla birlikte sol-jel yöntemi ile p tipi (100) yönelimli tek kristal silisyum (Si) yüzeye n-ZnO ve n-ZnO:Al ince filmlerin biriktirilmesiyle n-ZnO/p-Si ve n-ZnO:Al/p-Si heteroeklem diyotlar elde edildi. Bu yapıların I-V ve C-V karakteristiği incelendi ve diyot benzeri tek yönlü akım iletimi sergiledi. Heteroeklem diyotların doyum akımı, ideallik faktörü, yerleşik potansiyeli ve alıcı yoğunluğu gibi elektriksel parametreleri hesaplandı.

Abstract:
In this thesis, zinc oxide (ZnO) and Al-doped ZnO (ZnO:Al) solutions prepared with different molar ratios of Al dopant 1%, 2%, 3%, 5% by sol-gel method were deposited on glass substrates by spin coating technique. The effect of Al dopant concentration on the structural, morphological, optical and electrical behavior of ZnO thin films was investigated with X-ray Diffraction, Atomic Force Microscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy, UV-Vis Spectrophotometer and Hall effect measurement. The ZnO and ZnO:Al films exhibited hexagonal wurtzite polycrystal structure with a preferred orientation along (002) direction. ZnO film with high optical transmittance more than 90% was obtained with 3% Al-doped. A minimum resistivity of 5,50 Ωcm was obtained in the 1at.% Al-doped ZnO film. All of the films were determined to have n-type electrical conductivity. n-ZnO/p-Si ve n-ZnO:Al/p-Si heterojunction diode fabricated by n-ZnO and n-ZnO:Al thin films (range of 1–5 at.% Al) have been deposited on p-type Si (100) substrates by sol-gel method. The electrical heterojunction properties were investigated current-voltage (I-V) and capacitance-voltage (C-V) characteristics. The heterojunction diodes showed rectifying current feature behavior like diode. Saturation current, ideality factor, built-in potential and acceptor concentration as electrical parameters of heterojunction diodes were calculated.