Farklı taban sıcaklıklarında spray pyrolysıs metoduyla elde edilen SnO2:Sb:F ince filmlerin bazı fiziksel özelliklerine altlık sıcaklığının etkisinin araştırılması
Investigation of effect of substrate temperature on some physical properties of SnO2:Sb:F thin films obtained at different substrate temperatures by spray pyrolysis method
Yazar: AHMET BATTAL
Danışman: PROF. BAHATTİN DÜZGÜN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada spray pyrolysis (püskürtme) tekniği kullanılarak cam altlık üzerine farklı taban sıcaklıklarında yüksek ve düşük çözücü konsantrasyonunda Sb ve F katkılı SnO2 ince filmler (SnO2:Sb:F) büyütülmüş ve elde edilen filmlerin bazı fiziksel özelliklerine, altlık sıcaklığının etkisi araştırılmıştır. XRD ölçümlerinden; ince filmlerin tetragonal polikristal yapıda oldukları ve tercihli yönelimlerin (110) ve (200) boyunca olduğu görülmüştür. UV-VIS ölçümlerinden; yüksek çözücü konsantrasyonunda elde edilen filmler %30, düşük çözücü konsantrasyonunda elde edilenler ise %85 seviyelerinde saydamlığa ve 3,10-3,71 eV aralığında değişen Eg (yasak enerji aralığı enerjisi) değerlerine sahip olduğu anlaşılmış, sıcaklığın etkisi ile saydamlık ve Eg değerlerinin sürekli değiştiği görülmüştür. Yine ince film morfolojilerinin taban sıcaklığından etkilendiği, film yüzeylerinin homojen olduğu ve nano kristallerden oluştuğu gözlenmiş ve yüzey pürüzlülüğünün sıcaklık ile azaldığı anlaşılmıştır. FTIR çalışması ile SnO2 molekülünü oluşturan atomlar arası bağ titreşim frekansları bulunmuş ve Sn-O ve O-Sn-O bağlarının da kristal yapıda olduğu belirlenmiştir. Filmlerin özdirencinin taban sıcaklığına bağlı olarak 5,98 mΩ.cm'e kadar azaldığı, mobilitenin ise 38,2 cm2/V.s'e kadar arttığı müşahede edilmiştir. Fotolüminesans (PL) ölçümlerinden filmlerdeki kusurlar saptanmış olup sıcaklık ile kusur sayısının azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Taban sıcaklığının değişimi ile ince film özelliklerinin etkilendiği ve elde edilen sonuçların önemli derecede literatür verileriyle uyum içerisinde olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, antimony and fluorine doped tin oxide (SnO2:Sb:F) thin films with high and low solution concentrations were deposited on the glass by using spray pyrolysis technique at different substrate temperatures and it was investigated effect of substrate temperature on some physical properties of the prepared films. It was seen from XRD results that the thin films are tetragonal structure with polycrystalline and orientations preferentially along (110) and (200) directions. It was understood from UV-VIS spectrometer results that the films have 30% and 85% transmittance values for high and low solution concentration, respectively, and Eg (band gap energy) values between 3,10-3,71 eV, was seen that these Eg and transmittance values changed continuously with effect of temperatures. Also, It was seen that morphologies of the thin films were affected by substrate temperature, the surface of films was homogeneous and to be made of nano crystalline and understood that decreasing of surface roughness with temperature. The binding stretching vibrations between atoms which it form SnO2 molecule were found with FTIR studies and it was determined that binding ascribed to Sn-O and O-Sn-O was to be in the crystal. It was observed that resistivity of the films decreased until 5,98 mΩ.cm as a function of temperature and also mobility increased until 38,2 cm2/V.s. It was determined from photoluminescence (PL) measurements that films have defects and it was concluded that number of defects decreased with substrate temperature. It was seen that properties of thin films were affected by the substrate temperature and also these result mostly compatible with the results obtained from literature.