CuO ve NiO arayüzeyli fotodiyotların üretimi ve elektriksel karakterizasyonu
Production and elektrical characterization of CuO and NiO interlayer photodiode
Yazar: GÜLTEKİN ÇAĞLAR
Danışman: DOÇ. DR. ADEM KOÇYİĞİT
Iğdır Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Al/p-Si/CuO:Ni/Al ve Al/p-Si/NiO:Cu/Al diyot yapıları, fotodiyot özellikleri, frekansa ve sıcaklığa bağlı karakteristiklerini incelemek üzere üretildi. Ara yüzey tabaka Ni katkılı CuO ve Cu katkılı NiO filmleri hem döndürmeli kaplama (sol-gel spin coating) hem de püskürtme (spray pyrolysis) metotları kullanılarak elde edildi. Üretilen ara yüzey tabakalarının XRD ve SEM cihazlarıyla yapısal özellikleri ve yüzey morfolojileri incelenerek analizleri yapıldı. Karanlıkta ve 30-40-60-100 mV/cm2 aralığında farklı ışık şiddetleri altındaki I-V karakteristik ölçümleri alınarak grafikleri çizildi. Engel yüksekliği, idealite faktörü, kısa devre akımı (Isc), açık devre voltajı (VOC), güneş pili verimi (𝞰p), dolgu faktörü (FF) ve maksimum güçteki akım (Imax) ile gerilim (Vmax) değerleri hesaplandı. Işık şiddetleri altında alınan ölçümler incelendiğinde üretilen diyotların fotodiyot özellik gösterdikleri görüldü. Norde denklemleri kullanılarak engel yükseklikleri ile seri direnç (Rs) değerleri hesaplandı ve F(V)-V grafikleri çizilerek yorumlandı. 60K-320K aralığında farklı sıcaklık değerlerindeki I-V grafikleri çizilip tartışıldı ve sıcaklığa bağlı engel yüksekliği ile idealite faktörü değerleri hesaplanarak analiz edildi. Al/p-Si/CuO:Ni/Al ve Al/p-Si/NiO:Cu/Al diyot yapılarının 320K'deki engel yüksekliği ile idealite faktörü değerleri sırasıyla 0,76 eV, 2,07 ve 0,76 eV, 1,82 olarak hesaplandı. Frekansa bağlı G-V, C-V, 1/C2-V, Ri-V grafikleri çizilerek grafikleri tartışıldı. Ayrıca farklı frekans değerlerindeki Nss, Wd, EF, Φb ve Rs gibi parametreler hesaplanarak farklı frekans değerlerine karşı olan değişimleri yorumlandı. Sonuç olarak elde edilen aygıtlar hem fotodiyot hem de anahtarlama elemanlarında kullanılabilecekleri görüldü.

Abstract:
In this study, Al/p-Si/CuO:Ni/Al and Al/p-Si/NiO:Cu/Al diode structures, photodiode properties, frequency and temperature-dependent characteristics were investigated. Interfacial layer Ni-doped CuO and Cu-doped NiO films were obtained using both spin-coating and spray pyrolysis methods. The structural properties and surface morphologies of the produced interfacial layers with XRD and SEM devices were examined and analyzed. I-V characteristic measurements under different light intensities in the dark and in the range of 30-40-60-100 mV/cm2 were taken and their graphics were drawn. The barrier height, ideality factor, short circuit current (Isc), open circuit voltage (VOC), solar cell efficiency (𝞰p), fill factor (FF) and maximum power current (Imax) and voltage (Vmax) values were calculated. When the measurements taken under light intensities were examined, it was seen that the diodes produced showed photodiode properties. Using Norde equations, barrier heights and series resistance (Rs) values were calculated and interpreted by drawing F(V)-V graphs. I-V graphics at different temperatures in the range of 60K-320K were drawn and discussed. temperature dependent barrier height and ideality factor values were analyzed. The 320K barrier height values and ideal factor values of diodes Al/p-Si/CuO:Ni/Al and Al/p-Si/NiO:Cu/Al were calculated as 0,76V, 2,07 and 0,76V, 1,82 respectively. Frequency dependent G-V, C-V, 1/C2-V, Ri-V graphics were drawn and their graphics were discussed. In addition, parameters such as Nss, Wd, EF, Φb and Rs at different frequency values were calculated and their changes against different frequency values were interpreted. According to the result, it was seen that the devices can be used in both photodiode and switching devices.