Kadmiyum tellür ince filmlerinin üretilmesi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of cadmium telluride thin films
Yazar: TOLGA MURAT DEMİRİZ
Danışman: PROF. DR. AHMET PEKSÖZ
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez kapsamında depozisyon potansiyelinin CdTe ince filmlerinin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. En iyi depozisyon potansiyelinin değeri tespit edilmeye çalışılmıştır. Depozisyon potansiyeli -0,4 V'tan başlayarak 0,1 V'luk değişimlerle -1,1 V'a kadar örnekler, ITO altlık üzerine depozit edilmiştir. Depozisyon potansiyeline bağlı olarak Cd/Te oranı, filmlerin yüzey oluşumları, filmlerin yapısal özellikleri, iletkenlik tipleri, taşıyıcı sayıları, optik özellikleri, yasak enerji bant aralıkları ve Nyquist değişimleri incelenmiştir.

Elde edilen CV voltamogramlarında, -0,40 V'ta CdTe'ye ait bir pik gözlenmiştir. Üretilen CdTe ince filmlerinin yasak enerji bant aralıklarının 1,61 eV–1,94 eV aralığında değerler aldığı ve film kalınlarının da 72 nm–140 nm arasında değiştiği görülmüştür. CdTe İnce filmlerine ait AFM ölçümlerinden, ince filmlerin pürüzlülük değerlerinin 35 nm ile 191 nm arasında değiştiği görülmüştür. SEM-EDAX ölçümleri sonucunda CdTe ince filmlerin Cd/Te bileşim oranlarının 1,03 ile 1,55 arasında olduğu belirlenmiştir. Donör yoğunluklarının 1017 ile 1019 cm-3 arasında değiştiği, -0,9 V'ta üretilen ince film örneğinin akseptör yoğunluğunun ise 1020 cm-3 olduğu belirlenmiştir. Bu değerlere bağlı olarak üretilen örneklerin iletkenlik tiplerinin n-tipi olduğu ve -0,9 V'ta üretilen filmin iletkenlik tipinin de p-tipi olduğu görülmüştür. Mott-Schottky yaklaşımına göre ölçülen 1/C2–V eğrilerinden elde edilen düz bant potansiyelleri 0,28 V ile 0,60 V arasında değişirken, -0,9 V'ta üretilen ince filme ait düz bant potansiyeli ise -0,30 V olarak rapor edilmiştir. Bunlara ek olarak, CdTe ince filmlerine ait hesaplanmış Fermi enerji seviyeleri -3,57 eV ile 3,99 eV arasında değişmektedir. CdTe ince film örneklerinin yapısında bulunan boşluk (yani porlu yapılar) direncinin 0,787–306,1 kΩ•cm2 arasında olduğu belirlenirken, yük transfer direncinin 0,222–512,6 Ω•cm2 arasında olduğu belirlendi. Elektrokimyasal olarak üretilen CdTe ince filmleri ile ilgili gerçekleştirilen XRD analizleri, filmlerin CdTe'ün, hekzagonal ve monoklinik fazlarına sahip olduğu olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this study, the effect of deposition potantial on physical characteristics of CdTe thin films is studied. The best deposition potantial is researched. CdTe thin films are deposited on ITO substrate, changing deposition potential from -0,4 V to -1,1 V by a step of 0,1 V. The rate of Cd/Te, surface formation, morphological characteristics, conductivity types, carrier numbers, optical characteristics, forbidden energy band gaps and Nyquist curves of CdTe thin films are investigated depending on the deposition potantial.

In the CV voltammogram, it is observed a peak at -0,4 V, which is belonging to CdTe. Forbidden energy band gaps of thin films have been determined between 1,61 eV–1,94 eV and thickness of thin films are determined between 72 nm–140 nm. Roughness values of CdTe thin films are found between 35 nm–191 nm from AFM measurements. Cd/Te rates of deposited CdTe thin films are reported between 1,03–1,55. Donor densities of CdTe thin films are found between 1017–1019 cm-3, while acceptor density of the CdTe thin film deposited at -0,9 V is 1020 cm-3. CdTe thin films deposited between -0,4 V and -0,8 V have n-type conductivity, while CdTe deposited on -0,9 V  is p-type. From Mott-Schottky studies, it is concluded that Flat band potantials of CdTe thin films are between 0,28 V–0,60 V, and Flat band potantial of the CdTe deposited at -0,9 V is -0,30 V. In addition, Fermi energy levels of CdTe thin films are calculated between -3,57 eV–3,99 eV. Pore resistance values of the films are found between 0,787–306,1 kΩ•cm2 and charge transfer resistances of thin films are determined between 0,222–512,6 Ω•cm2. According to the XRD measurements of electrodeposited CdTe thin films, the films have hexagonal and monoclinic crystalline phases.