Polikristal Si ince filmlerin hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation of polycrystalline silicon thin films and investigation of their properties
Yazar: HATİCE OKUSAL ERTAŞ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, polikristal Si ince filmler cam altlık üzerine üç farklı yöntem ve iki farklı tipte çözelti hazırlanarak elde edilmiştir. Farklı yöntemlerin ve çözücülerin, polikristal Si ince filmlerinin yapısal ve morfolojik özelliklerine etkileri araştırılmıştır. İlk olarak; inkjet yöntemi kullanılarak su bazlı çözelti hazırlanıp polikristal Si ince film üretilmiştir. İkinci kısımda; daldırma yöntemiyle su bazlı çözelti ve bu çözeltinin farklı boyutta filtrelerden geçirilmiş halleriyle polikristal Si ince filmler hazırlanmıştır. Son kısımda ise spin-coating yönteminde kullanılmak üzere alkol bazlı (etanol) çözelti hazırlanıp tek kat ve dört kat kaplama olacak şekilde polikristal Si ince filmler hazırlanmıştır. Hazırlanan ince filmlerin kristal yapı karakterizasyonu X-Işını Kırınım Difraksiyonu (XRD), yüzey karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), element analizi Enerji Dağılım Spektrometresi (EDX) ve morfolojik özellikleri Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ile gerçekleştirilmiştir. İnce filmlerin X-ışını kırınım cihazıyla belirlenen yapısal özelliklerinden filmlerin hepsinin kübik bir yapıya sahip ve polikristal yapıda oldukları tespit edilmiştir. En belirgin yönelimler için kristal büyüklükleri ve dislokasyon yoğunlukları X-ışını kırınımı analizi kullanılarak hesaplanmıştır. Polikristal Si ince filmlerin çekilen SEM, AFM resimleri ve EDX desenleri üzerinden yüzey analizleri değerlendirilmiştir. SEM ölçümü, spin-coating yöntemiyle elde edilen poli-Si ince film yüzeylerinde homojen dağılım gösterirken inkjet ve dip-coating yöntemlerinde filtreleme miktarının artmasıyla homojenliğin azaldığı gözlenmiştir. SEM görüntülerinin sonucu atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ile benzer yapıdadır. 
Anahtar Kelimeler: İnkjet, Spin-coating, Dip-coating, Polikristal Silisyum.

Abstract:
In this study, polycrystalline Si thin films were prepared on a glass substrate by three different methods and two different types of solution. The effects of different methods and solvents on the structural and morphological properties of polycrystalline Si thin films were investigated. Firstly; a polycrystalline Si thin film was produced by preparing a water-based solution using the inkjet method. In the second part; polycrystalline Si thin films were prepared by dipping method with a water-based solution and different size filters of this solution. In the last part, an alcohol-based (ethanol) solution was prepared to be used in the spin-coating method and polycrystalline Si thin films were prepared as a single-layer and four-layer coating. The crystal structure characterization of the prepared thin films was carried out by X-Ray Diffraction Diffraction (XRD), surface characterization by Scanning Electron Microscopy (SEM), elemental analysis by Energy Dispersive Spectrometry (EDX), and morphological properties by Atomic Force Microscopy (AFM). From the structural properties of the thin films determined by the X-ray diffraction device, it was determined that all of the films have a cubic structure and polycrystalline structure. Crystal sizes and dislocation densities for the most prominent orientations were calculated using X-ray diffraction analysis. The surface analyses of the polycrystalline Si thin films were evaluated from SEM, AFM images, and EDX patterns. SEM measurement showed homogeneous distribution on the poly-Si thin film surfaces obtained by the spin-coating method, while homogeneity was observed to decrease with the increase in the amount of filtration in inkjet and dip-coating methods. The results of SEM images are similar to atomic force microscopy (AFM).
Keywords: İnkjet, Spin-coating, Dip-coating, Polycrystalline Silicon.