Kimyasal püskürtme tekniği ile üretilen katkısız ve Ga katkılı ZnO bileşiklerinin yapısal,optiksel ve elektriksel özellikleri
The structural, optical and electrical properties of undoped and Ga doped ZnO compounds produced by chemical spray prolysis technique
Yazar: SEDA UZKALAN
Danışman: DOÇ. DR. HURİYE SENEM AYDOĞU
Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada  ZnO yarıiletken filmleri ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği ile 375 ±5°C taban sıcaklığında üretilmiştir ve ZnO yarıiletken filmlerinin fiziksel özelliklerine Galyum elementi katkısının (%20, %40, %60, %80) etkisi araştırılmıştır. Elde edilen ZnO bileşiğinede Ga katkı oranının arttırılması ile ZnO  hekzagonal yapısının %80 katkı ile ortorombik yapıya dönüştüğü XRD kırınım desenlerinde görülmüştür. Katkısız ve Ga katkılı ZnO  ince filmlerinin x-ışını kırınım deseninden yararlanarak hesaplanan a örgü sabiti değerlerinin 3,1489 Å ile 13,5370Å arasında, tanecik büyüklüklerinin 10 nm ile 36 nm arasında ve dislokasyon yoğunluklarının 0,77x10-3(nm)-2 ile 1,19x10-3(nm)-2 arasında değişmiştir. Katkısız ve Ga katkılı ZnO yarıiletken filmlerinin optik özellikleri incelenmiş, direkt bant geçişine sahip oldukları saptanmıştır. Filmlerin elektriksel iletkenlik ve özdirenç değerlerini belirlemek amacıyla, Sıcak Uç ve Dört Uç Teknikleri kullanılmıştır. Özdirenç değerleri 3,47x104 Ωm ile 0,356x102 Ωm arasında değişmektedir. Filmlerin Atomik Kuvvet Mikroskobu'nda görüntüleri alınarak Rq (rms pürüzlülük) 8,5 nm ile 11,4 nm , Ra (ortalama pürüzlülük) 10,8 nm ile 14,4 nm,  Rpv (pikvadi) pürüzlülük 71,7 nm ile 91,8  nm arasında değişmektedir. Katkısız ve Ga katkılı ZnO filmlerinin kalınlıkları spektroskopik elipsometri ölçümlerinden belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: ZnO:Ga Filmleri, Geçirgenlik, Ultrasonik Kimyasal Püskürtme Tekniği, X-ışını Kırınımı, Optik Özellikler, Elektriksel Özellikleri.

Abstract:
In this work, ZnO semiconductor films are produced at 375±5°C substrate temperature by ultrasonic chemical spray pyrolysis technique. It is investigated the effect of Ga doped (20 – 40 – 60 – 80%) on the physical properties of ZnO films. It is seen that at in x – ray diffraction pattern.the structure of ZnO film is doping Ga 80% changed from hexagonal structure to orthorhombic structure. Calculated using x – ray diffraction patterns. The lattice constant (a), crystalline size (D) and dislocation density (d) values of undoper and Ga doped ZnO films are changed in intervals 3,1489 Å to 13,5370 Å, 10 nm to 36 nm and 0,77x10-3(nm)-2   to 1,19x10-3(nm)-2 respectively. The as a result of examining the oplicproperhesatthe undoped and Ga doped Zno semiconductor films, ıt is determined that have direct band transition. In order to determine the electrical conductivity and resistivity values of the films, hot probe and four probe techniqees were used, respectively. The resistivities valves are between 3,47x104 Ωm and 0,356x102  Ωm. From the Atomic Force Microskopy images of films, Rq (rms roughness) changed from 8.5 nm to 11.4 nm, Ra (average roughness) changed from 10.887nm to 14.404nm and Rpv (peak valley) changed from 71.7 nm to 91.8 nm. The thicknesses of undoped and Ga doped ZnO films were determined by spectroscopic elipsometry measurements.

Keywords: ZnO:Ga films, Transmittance, Ultrasonic spray pyrolysis technical , X-ray diffrachion, optical properties, electrical properties.