CBD yöntemiyle hazırlanmış katkılı ve katkısız CDS ince filmlerin elektriksel ve optik özelliklerinin belirlenmesi
The investigation of electrical and optic properties of chemical bath deposition derived doped and undoped CDS thin film
Yazar: UTKU CANCİ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALAİTTİN HASTAOĞLU
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Alternatif akım = Alternating current ; Doğru akım = Direct current ; Elektriksel karakterizasyon = Electrical characterization ; Fotoiletkenlik = Photoconductivity ; Fotolitografi = Photolithography ; Foton = Photon ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Optik özellikler = Optical properties ; İnce filmler = Thin films

Özet:
II-VI bileşik yarıiletkenler arasında kadmiyum sülfit (CdS) geniş bir band aralığına, yüksek optik absorblama katsayısına sahiptir ve ucuzdur. Böylece birçok optoelektronik aygıtın üretiminde örneğin n-cam katmanlı güneş pillerinde kullanılmakatadır. Ayrıca, CdS ince filmlerin az miktarlarda katkılanmaları ve ısıl işlemlerle, yapısal, elektriksel ve optik özellikleri büyük oranlarda değiştirilebilmektedir. Bu özelliklerinden dolayı CdS ince filmler son zamanlarda sıkça ilgilenilen konulardandır.Yapılan bu çalışmada, kimyasal banyo yığma (CBD) yöntemiyle hazırlanan katkısız ve katkılı CdS ince filmlerinin elektriksel alternatif akım ve doğru akım (a.c. ve d.c.) özellikleri 302-413 K sıcaklık aralığında incelenmiştir. Optik özellikleri, 300-1100 nm aralığındaki dalga boylarında, karanlık ve 50?4000 lüks aydınlanma şiddeti aralığında incelenmiştir. Katkılı ve katkısız filmler IDT üzerine, başlangıç maddesi olarak CdS kullanılarak CBD metoduyla kaplanmıştır. Filmlerin kristal yapı analizi X-Işını Kırınımı cihazı (XRD) kullanılarak incelenmiştir. Filmlerin doğru akım iletkenlik özellikleri, V voltaj aralığında ve 302-413 K sıcaklık aralığında, 3x10-3 mbar vakum ortamında, karanlıkta ölçülmüştür. Filmlerin a.c. iletkenliği de aynı koşullarda 40 Hz ile 100 kHz aralığında gerçekleştirilmiştir.Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, kimyasal banyo yığma metodu ile hazırlanan katkılı ve katkısız CdS ince filminin d.c. iletim mekanizmasının Arrhenius tipine uyduğu görülmüştür. Filmlerin a.c. iletim mekanizması ise Reider modeli ile açıklanmıştır. Ayrıca filmlerin fotoiletkenliklerinin, dalga boyu ve aydınlanma ile değiştiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
CdS is a direct wide band gap (~2.4 eV) II-IV family of compound semiconductors which has high optical absorption coefficient and low cost. It can, thus, be used in the fabrication of optoelectronic devices, such as n-window layer of solar cells. Also, doping CdS thin film in little quantity with hot prosses made large changes in caharacterization of CdS film such as structural, electrical and optic properties. Due to these properties CdS has recently been focus of great interest.In this work, the electrical (d.c. and a.c.) properties of Chemical Bath Deposition (CBD) derived doped and undoped CdS films were investigated in a wide range of temperature (302 ? 413 K). Optical properties of CdS were studied researched in 300?1100 nm wavelength range and under dark and under 50 ? 4000 lux luminescence range. Doped and undoped films were deposited on IDT by the chemical bath deposition (CBD) method using CdS as a starting material. XRD analysis was used for investigation of the crystalline structure of the films. Direct current conductivity properties of the films were measured between voltages of -1 V and + 1V, temperature range of 302 ? 413 K, under vacuum of 3x10-3 mbar, in dark. Alternating current conductivity measurements of the films were performed in the frequency range of 40 Hz ? 100 KHz.As a result of this work, it was observed that, direct current charge transport mechanism of doped and undoped CdS films prepared by chemical bath deposition, obeys Arrhenius model and a.c. conduction mechanism of the films is consistent with the prediction of Reider model. Also it was observed that the photoconductivity of the films changes by the wave length under illumination.