Bizmut katkılı çinko oksit ince filmlerin üretilmesi ve karakterizasyonu
Bismuth doped zinc oxide thin films production and characterization
Yazar: KADRİYE YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. TÜLAY YILDIZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Teknolojinin hızla ilerlemesi ile araştırma ve geliştirme çalışmaları, birbirine alternatif olacak yeni üretim teknikleri ortaya çıkarmıştır. Ortaya çıkan bu teknikler arasından ivme kazanan ince filmler çok geniş kullanım alanına sahiptir. Bu çalışmada sol-jel metodu ile üretilen katkısız ZnO ve Bi katkılı ZnO ince filmler sentezlenmiştir. 
Bu çalışmada, Bi katkılı ZnO filmler sol-jel yöntemiyle hazırlanmış ve döndürerek kaplama yöntemi ile cam altlıklar üzerine biriktirilmiştir. Döndürerek kaplamanın her bir parametresini değiştirerek deneme yanılma yoluyla filmin oluşacağı en iyi şartlar belirlenmiştir. Uygun parametre bulununca her bir film için aynı parametre uygulanmıştır. Üretilen filmlerin yapısal, yüzeysel ve optiksel özellikleri sırasıyla, Atomik kuvvet mikroskobu (AFM), UV-Visible Spektroskopisi kullanılarak karakterize edilmiş ve bu özellikler üzerine katkılamanın etkileri incelenmiştir. Bi katkılı ZnO filmlerinin yüzey morfolojisinin Bi katkılanması ile değiştiği gözlemlenmiştir. Elde edilen filmlerin optik özellikleri incelenerek direkt band geçişli malzemeler oldukları tespit edilmiştir. Soğurma grafiği ile katkısız ZnO için yasak enerji Aralığı 3.30 eV bulunmuştur. Artan katkılana oranına göre önce yasak enerji aralıkları artmış, daha sonra azalış göstermiştir.
Elde edilen sonuçlar, filmlerin yapısal, yüzeysel ve optiksel özelliklerinin,  katkılama konsantrasyonuna bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Üretilen malzemeler güneş pilleri, optoelektronik aygıt uygulamaları, şeffaf iletken elektrotlarda kullanılabilir.

Anahtar Kelimeler: ZnO ve ZnO:Bi ince filmler, Döndürerek kaplama, AFM, Optik özellikler

Abstract:
With the rapid progress of technology, research and development studies have created new production techniques that will be alternative to each other. Thin films gaining momentum among these emerging techniques have a wide range of applications. In this study, pure ZnO and Bi doped ZnO thin films produced by sol-gel method were synthesized.
In this study, Bi doped ZnO films were prepared by sol-gel method and deposited on glass substrates by rotating coating method. The best conditions under which the film was formed were determined by trial and error by changing each parameter of the coating by rotating. When the appropriate parameter was found, the same parameter was applied for each film. The structural, superficial and optical properties of the produced films were characterized by Atomic Force Microscopy (AFM), UV-Visible Spectroscopy respectively and the effects of doping on these properties were investigated. It was observed that the surface morphology of Bi doped ZnO films changed with Bi doping. The optical properties of the films were examined and it was determined that they were direct band pass materials. The forbidden energy range for pure ZnO with the absorption graph was 3.30 eV. According to the increasing doping ratio, the forbidden energy ranges increased and then decreased.
The results showed that the structural, superficial and optical properties of the films varied depending on the doping concentration. The materials produced can be used in solar cells, optoelectronic device applications, transparent conductive electrodes.

Keywords: ZnO and ZnO: Bi-thin films, Rotating coating, AFM, Optical properties