ALD yöntemi ile üretilen ZnO ince filmlerinin mikroyapısal, elektriksel ve optik özelliklerinin incelenmesi
The examination of microstructural, electrical and optical properties of ZnO thin films coated by ALD method
Yazar: MURAT MUT
Danışman: PROF. DR. HAKAN ATEŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Atomik katman biriktirme = Atomic layer deposition ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films ; Çinko oksit = Zinc oxide ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Günümüzde; ZnO ince filmleri özellikle optoelektronik devre ve elektronik cihazlarda olmak üzere oldukça yüksek kullanım potansiyeline sahiptir. Bu kullanım potansiyeline sahip ZnO ince filmlerin birçok üretim/büyütme yöntemi bulunmaktadır. Bu çalışmada, ZnO ince filmleri, Atomik Katman Biriktirme (ALD) tekniği ile Corning Gorilla Glass ile Cam alttaşlar üzerine kaplanmıştır. Kaplama işleminden ardından, ZnO ince filmler, 300 οC ile 600 οC sıcaklıklar arasında tavlanmıştır. Tavlama işlemi sonrası, mikroyapı, kalınlık ve yüzeydeki ZnO dağılımını tespit etmek amacı ile SEM ve EDS görüntülemeleri yapılmış, yapısal değişiklik ve kristal yapısını tespit etmek için ise X-ışını kırınımı incelemesi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen ince filmlerin optik enerji bant aralıklarının tespiti için UV-Vis ile kalınlıkları, geçirgenlik ve yansıtıcılıkları belirlenmiştir. Tüm ince filmlerin optik enerji bant aralığı değerlerinin 3,24 eV ile 3,28 eV arasında değiştiği tespit edilmiştir.  ZnO ince film yoğunluğunun, 500 οC ile 600 οC tavlama sıcaklığında tavlanan numuneler için 300οC'de tavlanan ilk numuneye kıyasla fazla olduğu ve bu durumun ise kristal yönelimlerinin, boyutlarının ve yoğunluklarının değişmesinden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Buna ek olarak; 600 οC sıcaklıkta tavlanan ZnO ince filminin yapısal özelliğinin de geliştiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Today; ZnO thin films have a very high potential for use, especially in optoelectronic circuits and electronic devices. There are many production methods of ZnO thin films with this potential for use. In this study, ZnO thin films were coated on Corning Gorilla Glass and glass substrates by Atomic Layer Deposition (ALD) technique. After coating, the ZnO thin films were annealed between the temperatures of 300 οC and 600 οC. After annealing, while SEM and EDS imaging were performed to determine the microstructure, thickness and ZnO distribution on the surface, and X-ray diffraction analysis was performed to determine the structural change and crystal structure. In order to determine the optical energy band gaps of the thin films, which were coated, their thickness, transmittance and reflectivity were determined by UV-Vis measurements. It has been determined that the optical energy band gap values of all thin films vary between 3.24 eV and 3.28 eV. It has been determined that the density of ZnO thin film is higher for the samples annealed at 500 οC to 600 οC annealing temperatures compared to the first sample annealed at 300 οC, causing by the change in crystal orientations, sizes and densities. In addition to this; It was determined that the structural feature of ZnO thin film annealed at the temperature of 600 οC also improved.