Alüminyum, bakır katkılı çinko oksit yarı iletken sentezi
Aluminum, copper doped zinc oxide semiconductor synthesis
Yazar: BULUT HÜNER
Danışman: YRD. DOÇ. ESRA TELLİ ; YRD. DOÇ. MURAT FARSAK
Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Fotovoltaik hücreler, yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken malzemelerdir. Fotovoltaik hücreler yarı iletken teknolojisi ile üretilmiş silikon tabanlı sistemlerdir. Silikon tabanlı sistemlerin yüksek maliyetli olması ince film teknolojisini ortaya çıkarmıştır. İnce film teknolojisinde elektriksel iletkenlik için saydam iletken oksitler kullanılmaktadır. Bunlardan en çok tercih edileni ise ZnO'dur. Çinko oksit (ZnO) band aralığı 3,1 ile 3,4 eV arasında değişen yüksek geçirgenliğe sahip olan malzemedir. ZnO'ya yapılan katkılamalarla elektriksel özelliklerin değişmesi yeni uygulama alanlarının ortaya çıkmasını sağlamaktadır.
Bu çalışmada, indiyum kalay oksit (ITO) üzerine biriktirilen katkısız ZnO, Al katkılı ZnO, Cu katkılı ZnO ve Al–Cu katkılı ZnO ince filmleri sol–jel yöntemi ile hazırlanmıştır. Hazırlanan ZnO ince filmler 500 oC sıcaklıkta 1 saat tavlandıktan sonra yapısal ve elektriksel özellikleri araştırılmıştır. ZnO ince filmlerinin Nyquist diyagramlarından elde edilen sonuçlara göre, direnç değerinin ikili katkılamalarla azaldığı, direnç değerinin ise 0,01M Al ve 0,1M Cu içeren ZnO–Al–Cu katkılı ince filminde en düşük olduğu görülmüştür. ZnO ince filmlerde katodik potansiyellere gidildikçe katkısız ZnO'nun katodik akım değerinin en düşük olduğu görülmektedir. Yapılan katkılamalarda sadece Al veya Cu katkılanmasının ikili katkılamalara göre daha az katodik akım gösterdiği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: ZnO, Sol–Jel, Alüminyum, Bakır, Katkılama.

Abstract:
Photovoltaic cells are semiconducting materials that directly convert the sunlight coming to their surfaces into electrical energy. Photovoltaic cells are silicon–based systems produced by semiconductor technology. The high cost of silicon–based systems reveals thin film technology. Transparent conductive oxides are used for electrical conductivity in thin film technology. The most preferred one is ZnO. The zinc oxide (ZnO) band gap is a material with high permeability ranging from 3.1 to 3.4 eV. The change of electrical properties with the doping made to ZnO ensures the emergence of new application areas.
In this study, the sol–gel method of ZnO, Al–doped ZnO, Cu–doped ZnO and Al–Cu doped ZnO thin films deposited on indium tin oxide (ITO) were prepared. The prepared ZnO thin films were investigated for their structural and electrical properties after annealing at 500 oC for 1 hour. According to the results obtained from the Nyquist diagrams of the ZnO thin films, the resistance value was found to decrease with binary doping and the resistance value was found to be lowest in ZnO–Al–Cu doped thin film containing 0,01M Al and 0,1M Cu. As ZnO thin films go to cathodic potentials, it is seen that the cathodic current value of ZnO with undoped is the lowest. It has been found that only Al and Cu doping showed less cathodic current than double doping.

Key Words: ZnO, Sol–Gel, Aluminum, Copper, Doping.