Termiyonik vakum ark (TVA) tekniği ile üretilen In, Si, Ge, B ve Cr katkılı ZnO ince filmlerin bazı özellikleri
Investigation of some properties of the prepared In, Si, Ge, B and Cr Doped ZnO thin films using thermionic vacuum arc technique (TVA)
Yazar: REZA MOHAMMADIGHAREHBAGH
Danışman: PROF. DR. SUAT PAT
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Bu tez çalışmasında, reaktif olmayan termiyonik vakum ark tekniği ile farklı alttaşlar üzerine katkılı ZnO ince filmler üretildi. Alttaş malzeme olarak cam ve polietilen tereftalat (PET) tercih edilmiştir. Bu alttaşlar yalıtkan ve şeffaf malzeme olarak bilinirler. Bu çalışmada katkılı ZnO ince filmleri elde etmek için her alttaş için 5 ayrı deney ve toplamda 10 ayrı deney yapıldı. Deney sürecinde tüm belirlenen ve önemli parametreleri belirlendi. Kullanılan analiz teknik ve cihazları ile elde edilen katkılı ZnO ince filmlerin yapısal, optiksel ve yüzey özellikleri incelenmiştir. Üretilen katkılı ZnO ince filmlerin kalınlıkları Filmetrics F20 cihazı vasıtasıyla 10-28 nm arasında ölçülmüştür. Hazırlanan örneklerin kristal boyutlarının hesaplama sonucunda değerler 10 nm ve 28 nm arasında değişim göstermektedir. Optiksel analizler sonucunda, elde edilen soğurma değerlerine göre Tauc yöntemi uygulayarak optiksel yasak enerji (Eg) aralıkları hesaplanmıştır. Yaptığım çalışmada, hazırlanan ince filmlerin Eg aralıkları en düşük Si katkılı ZnO (3,2 eV) ve en yüksek Cr katkılı ZnO'e (3,9 eV) aittir. Yüzey özellikleri incelemek için atomik kuvvet mikroskobu ve alan emisyonlu elektron mikroskobu cihazları kullanılmıştır. Yüzey analiz sonuçlarına göre PET alttaşlar üzerine biriktirilen numunelerin daha pürüzsüz ve simetrik yapıda oldukları tanımlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, doped zinc oxide (ZnO) thin films have coated on various substrates using non – reactive thermionic vacuum arc (TVA) method. Glass and polyethylene terephthalate (PET) have been preferred as substrate materials. Accordingly, these substrates are known as insulating and transparent materials, respectively. In this investigation, 5 separate experiments were carried out for each substrate and totally, 10 different experiments were performed to obtain doped ZnO thin films. All determined and remarkable parameters are fixed during the experiment procedure. The structural, optical and surface properties of the doped ZnO thin films obtained by the analysis techniques and devices were studied. Using Filmetrics F20 apparatus, thickness values of the prepared thin films were measured between 10-28 nm. The crystallite sizes of the prepared samples vary between 10 nm and 28 nm. As a result of the optical results, the optical band gap energy (Eg) ranges were calculated according to the Tauc method and by using of the absorption values. In this research and based on the results, the lowest and highest Eg values of the samples were belonging to Si doped (3.2 eV) and Cr doped ZnO (3.9 eV) thin films, respectively. Atomic force microscopy and field emission electron microscopy devices were used to study the surface features. Regarding to the surface analysis results, it is found that the samples deposited on PET substrates are in a smoother and symmetrical structure related to the glass ones.