Metal-oksit ince film yapıların üretilmesi ve elektriksel karakteristiklerinin incelenmesi
Production of metal-oxide thin film structures and investigation of electrical characteristics
Yazar: HACI MUSTAFA ÇAKMAK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TEPE ; YRD. DOÇ. DR. H. ALİ ÇETİNKARA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kalay metali kuvars altlık üzerine 300 Å kalınlığında termal buharlaştırma yöntemiyle kaplandıktan sonra oksijen akışı altında 400, 500, 600, 800 ve 1000 oC'de 2 şer saatlik tavlama işlemine tabi tutularak kalaydioksit ince filmi üretilmiştir. Üretilen bu fimler üzerinde tavlama işleminin yüzeysel, yapısal, elektriksel ve optik sogurma üzerindeki etkisi incelenmiştir. Filmler yüzeysel SEM, yapısal X-Ray, elektriksel ve optik sogurma olarak karakterize edilmişlerdir. SEM görüntülerine bakıldığında, üretilen filmlerin nano patikülerden meydana geldiğini, tavlama sıcaklığı artarken tanecik boyutununda arttığı gözlenmiştir. X-Ray ölçüm sonuçlarından tavlama işlemi sonucunda iki tane yoğunluğu artan kuvvetli pik ortaya çıkmıştır. Karanlık elektrik direç değerleri tavlama işlemine bağlı olarak 10-4 ?-cm civarında olduğu ölçülmüştür. UV-V optiksel soğurma spekrtumu Eg enerji bant aralığının tavlama sıcaklığıyla artığını ortaya koymuştur.Filmin algılama özelliğini geliştirmek için, fotolitoğrafi tekniği kullanılarak kuvars altlık üzerine inter dijital altın elektrotlar yerleştirildi. Kaplanan filmler O2 gazı altında 500, 600 ve 800 oC'de 2 saat tavlanarak farklı konsantrasyonlardaki su buharı, toluene, etanol, benzen, metanol, and aseton gazlarına duyarlılıklarının karakteristikleri incelenmiştir. Sensor su buharına iyi duyarlı iken diğer organik gazlara daha az duyarlı olduğunu göstermiştir.

Abstract:
In this work, tin dioxide films with a thickness of 300 Å have been deposited on quartz substrates by vacuum evaporation of tin metal. Heat treatment procedure under O2 flow was achieved at the temperatures of 400, 500, 600, 800 and 1000 oC, for 2h. The effects of heat treatment temperature on morphology, crystallographic structure, electrical and optical absorption of the films were investigated. The films were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray diffraction (XRD) analyses, temperature dependent resistivity measurements and optical absorption spectra. From the SEM images of the deposited films which composed of nanoparticles, it was seen that size of the particles was increased with increasing heat treatment temperature. From the X-ray measurement results, the films indicate two strong reflection peaks whose intensities increased after heat treatment. The dark electrical resistivity values of the films were calculated in the order of 10-4 ?-cm with the temperature dependent electrical resistivity measurements. Optical absorption spectra in the UV-Vis spectral range of the films revealed that Eg values of the films increased with increasing heat treatment temperature.To improve sensing properties of the film, inter-digitated gold electrodes were achieved on quartz substrate by using photolithography technique. Gas sensing characteristics of the film was investigated for different concentrations and different heat treatment procedure under O2 flow was achieved at the temperatures of 500, 600 and 800 oC, for 2h of humidity, toluene, ethanol, benzene, methanol, and acetone. It was found that the sensor is highly sensitive to humidity but weakly sensitive for the other organic volatile compounds. Keywords: Tin dioxide, thin films, thermal evaporation, gas sensing.