Molibden oksit (MoOx) ince filmlerin hazırlanması ve yapısal, morfolojik ve optik karakterizasyonu
The preparation of molybdenum oxide (MoOx) thin films and structural, morphological and optical characterization
Yazar: ÜMMÜHAN AKIN
Danışman: PROF. DR. HALUK ŞAFAK
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Amorf yarı iletkenler = Amorphous semiconductors ; Fiziksel optik = Physical measurements ; Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films

Özet:
Bu tez çalışmasında, ısısal buharlaştırma tekniği kullanılarak Corning ve soda-lime cam alttabakalar üzerine hazırlanan molibden oksit (MoOx) ince filmlerin yapı, morfoloji ve optik özellikleri üzerine kalınlık, alttabaka sıcaklığı, tavlama sıcaklığı ve süresinin etkisi çalışıldı. Filmlerin yapısı ve morfolojisi, sırasıyla x-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak karakterize edilirken, optik özellikleri 300 nm den 2500 nm ye kadar geniş bir spektral aralıkta, UV-VIS-NIR spektrofotometre ile incelendi. Büyütüldükleri anda, tüm filmlerin amorf yapıya sahip olduğu ve ayrıca % 90 a ulaşan oldukça yüksek geçirgenlik değerleri gösterdikleri görüldü. Filmlerin hem kalınlık değerleri hem de alttabaka sıcaklığına bağlı olarak tavlama sıcaklıkları ve süreleri arttıkça, geçirgenlik değerlerinde azalmalar gözlendi. Soğurma analizlerinde iki tür optik geçiş (direkt ve indirekt) göz önüne alındı. Gerek film kalınlığındaki, gerekse tavlama sıcaklıkları ve sürelerindeki değişimler ile optik parametrelerin değişimleri incelendi. Büyütülen filmlerin kırılma indisleri, ölçülen geçirgenlik spekrumlarına dayalı lineer olmayan eğri uydurma metodu ile belirlenen Sellmeier katsayılarından hesaplandı. Kırılma indisinin dispersiyonu ise, Wemple-DiDomenico tek-osilatör modeline göre tartışıldı. Ortalama osilatör enerjisi, E_0, dispersiyon enerjisi, E_d, ve statik kırılma indisi n_0 gibi dispersiyon parametreleri belirlendi ve bu parametrelerin hem film kalınlığı ile hem de ısıl işlem ile değişimleri yorumlandı.

Abstract:
In this thesis study, the effects of thickness, substrate temperature, annealing temperature and also annealing duration on the structure, morphology and optical properties of molybdenum oxide (MoOx) thin films, prepared by thermal evaporation technique on the Corning and soda-lime glass substrates, have been investigated in detail. The structure and morphology of the films are characterized using x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques, and their optical properties are investigated by means of the UV-VIS-NIR spectrophotometer over a wide spectral range between 300 nm and 2500 nm. It has been seen that all films show apparent amorphous structure immediately after the deposition processes, and also have great transmission values reaching up to 90%. As the thickness values of films and also the annealing temperatures and the durations are increased, significant downward tendency have been observed in the transmittance intensities. Two types of optical transitions (direct and indirect) have been taken into account in the absorption analysis. The variations in the optical parameters with both the film thickness and also the annealing temperature and durations are evaluated. The refractive indices of the deposited films have been calculated from the Sellmeier coefficients, which determined by a nonlinear curve fitting procedure, based on the transmission data. The dispersion of refractive index is analyzed in frame of a single-oscillator Wemple-DiDomenico model. Several dispersion parameters such as average oscillator energy E_0, dispersion energy E_d, and static refractive index n_0, have been determined and also discussed depending on the variations of film thickness and also thermal annealing procedure.