Antimon selenyum ince filmlerin sputter tekniği ile sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of antimony selenium thin films using sputter technique
Yazar: AYŞE İREM ÇİFTÇİ
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH CEYLAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Bu tez çalışmasında, güneş gözelerinde soğurucu tabaka olarak kullanılmak üzere 
antimon selenyum (Sb2Se3) sentezi ve karakterizasyonu araştırılmıştır. Bu malzemenin 
şu ana kadar var olan soğurucu tabalara göre avantajlı güçlü bir alternatif olduğu 
düşünülmektedir. Sb2Se3 ince filmlerinin sentezi, iki aşamada gerçekleştirilmiştir. 
Öncelikle RF magnetron sputter yöntemiyle, soda kireç cam üzerine farklı alttaş 
sıcaklıklarında antimon (Sb) biriktirilerek ince film Sb üretilmiştir. Sonrasında kuartz 
boru içine Sb ince filmleri ve seramik pota içine yerleştirilen selenyum (Se) tozu ile 
beraber konularak 250 °C'de 1 saat ısıl işlem uygulanarak selenizasyon işlemi yapılmıştır. 
Elde edilen örneklerin; yapısal analizi için X-ışınları kırınım (XRD) deseni, Raman 
saçılması ölçümleri ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri elde edilmiştir. 
Yapı içindeki Sb ve Se oranlarının belirlenmesi için enerji dağılımlı X-ışını 
spektroskopisi (EDS) ölçümü yapılmıştır. Elde edilen XRD desenlerinin tümü ortorombik 
Sb2Se3 yapısıyla tamamen eşleşmiştir. SEM ile incelendiğinde oda sıcaklığı, 200 ve 225 °C'de biriktirilen örneklerde [hk0] yönünde büyümenin baskın olduğu aksine 250, 275 
ve 300 °C'de kaplanan örneklerde [hk1] ve [hk2] yönünde büyümenin baskın olduğu 
gözlenmiştir. Raman analizinde ortorombik Sb2Se3 yapısına uygun pikler elde edilmiştir. 
Son olarak EDS analiziyle Sb:Se atomik oranı elde edilmiştir ancak bu değer istenilen 
oranda değildir. Tüm analiz yöntemlerinden çıkan sonuçlar göz önüne alındığında alttaş 
tutucunun 250 °C olduğu örneğin ortorombik Sb2Se3 yapıya en uygun olduğu 
gözlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the synthesis and characterization of antimony selenium (Sb2Se3) for 
use as an absorber layer in photovoltaic panels were investigated. This material is 
considered a strong alternative to the existing absorber layers due to its advantages. The 
synthesis of Sb₂Se₃ thin films was carried out in two stages. First, Sb was deposited on 
soda lime glass using the RF magnetron sputtering method, and then these Sb thin films 
were subjected to selenization in a single-zone tubular furnace. In the RF magnetron 
sputtering system, the deposition process was performed with different substrate holder 
temperatures for each sample. However, all parameters were the same during the 
selenization process. The obtained samples were then analyzed based on XRD, Raman, 
SEM, and EDS analyses. All XRD patterns matched completely with the orthorhombic 
Sb₂Se₃ structure. SEM analysis showed that growth in the [hk0] direction was dominant 
for the samples deposited at room temperature, 200 and 225 °C, whereas growth in the 
[hk1] and [hk2] directions was dominant for the samples deposited at 250, 275 and 300 °C. Raman analysis revealed peaks corresponding to the orthorhombic Sb₂Se₃ structure. 
Finally, EDS analysis determined the Sb: Se atomic ratio, but this value was not at the 
desired ratio. Considering the results from all analysis methods, it was observed that the 
sample with the substrate holder temperature of 250 °C was the most suitable for the 
orthorhombic Sb₂Se₃ structure.