Au/Fe2-xSnxO3/n-Si/Al heteroeklem yapıların  üretimi ve güneş pili potansiyelinin değerlendirilmesi
Fabrication of Au/Fe2-xSnxO3/n-Si/Al heterojunction structures andevaluation of their solar cell potential
Yazar: HALIT TERMAN
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET YILDIRIM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Amaç: Bu tez çalışması, n tipi Si üzerine inorganik bir yarı iletken aktif tabaka ile yapılan heteroeklem tasarımını içermekte; aynı zamanda, (RF)-(DC) co-sputter tekniği ile elde edilen filmin yapısal, morfolojik ve optik özelliklerini karakterize etmeyi amaçlamaktadır.
Yöntem: Heteroeklem tasarımında, n tipi Si alttaşlar üzerine 2 farklı p tipi Fe2-xSnxO3  ince filmi RF-DC co-sputter tekniği ile büyütüldü Birinci film (N1) için DC güç kaynağı 150 W ve Sn hedef için RF güç kaynağı 50 W olarak; ikinci film (N2) için DC güç kaynağı 150 W ve Sn hedef için RF güç kaynağı 25 W olarak ayarlanmıştır. Üst kontak için Au metali, alt kontak için Al metali kullanılarak 2 adet Au/Fe2-xSnxO3/n-Si/Al heteroeklem elde edilmiş ve heteroeklemlerin Güneş pili potansiyeli değerlendirilmiştir. 
Bulgular: Soğurma ölçümleri kullanılarak, N1 için bant aralığı 2,7 eV olarak ve N2 için 2,45 eV olarak bulundu. SEM görüntülerinde ince filmlerin yüzeyinde homojen bir dağılım olduğu ve N1/n-Si′deki tane boyutlarının daha belirgin ve büyük olduğu görülmüştür. AFM ölçümü ile Fe2-xSnxO3 pürüzlülük değeri N1/n-Si için Ra:4,6 Sa:8,3 nm ve N2/n-Si için Ra:4,5 nm, Sa:5,9 nm olarak belirlendi. XRD grafiğinde N1 için 33,2° ve 35,5° açılarında; N2 için 35,5°, 34,0° ve 24,5° açılarında görülen pikler tetragonal yapılar için karakteristik piklerdir. Au/N1/n-Si/Al yapısı için karanlıkta 2,03 olarak hesaplanan idealite faktörü değerinden diyot kalitesinin iyi olmadığı görülmektedir. Ancak Au/N1/n-Si/Al yapısının akım-voltaj (I-V) grafiğinde 10-150 mW/cm2 aralığında artan ışık şiddeti ile ters beslem akımının artması, yapının ışığa duyarlı olduğunu göstermektedir. Au/N1/n-Si/Al için karanlıkta 0,77 eV olarak hesaplanan engel yüksekliği Si tabanlı bir diyot için uygun değerdedir.
 Sonuç: Fe2-xSnxO3 ışığa duyarlılığı Güneş pili uygulaması için potansiyel bir malzeme olduğunu ve geliştirilebileceğini göstermektedir.
Anahtar Kelimeler: RF-DC Co-Sputter, Fe2-xSnxO3, Güneş Pili

Abstract:
Purpose: This thesis aims to design a heterojunction on n-type silicon with an inorganic semiconductor active layer. Additionally, it aims to characterize the film obtained through the (RF)- (DC) co-sputter technique structurally, morphologically, and optically.
Method: In heterojunction design, two different p-type Fe2-xSnxO3 thin films were grown on n-type Si substrates by RF-DC co-sputter technique. For the first film (N1), the DC power supply was 150 W and the RF power supply for the Sn target was 50 W; for the second film (N2), the DC power supply was 150 W and the RF power supply for the Sn target was 25 W. Two Au/ Fe2-xSnxO3/n-Si/Al heterojunctions were obtained using Au metal for the upper contact and Al metal for the lower contact and the solar cell potential of the heterojunctions was evaluated. 
Findings: Using absorption measurements, the band gap for N1 was found to be 2.7 eV and 2.45 eV for N2. SEM images showed a homogeneous distribution on the surface of the thin films and the grain sizes in N1/n-Si were more pronounced and larger. By AFM measurement, the Fe2-xSnxO3 roughness value was determined as Ra:4.6 Sa:8.3 nm for N1/n-Si and Ra:4.5 nm, Sa:5.9 nm for N2/n-Si. The peaks at 33.2° and 35.5° for N1 and 35.5°, 35.5°, 34.0° and 24.5° for N2 in the XRD graph are characteristic peaks for tetragonal structures. The ideality factor value of 2.03 in the dark for the Au/N1/n-Si/Al structure indicates that the diode quality is not good. However, in the current-voltage (I-V) graph of the Au/N1/n-Si/Al structure, the increase in the reverse supply current with increasing light intensity in the range of 10-150 mW/cm2 indicates that the structure is photosensitive. The calculated barrier height of 0.77 eV for Au/N1/n-Si/Al in the dark is suitable for a Si-based diode.
 Results: The photosensitivity of Fe2-xSnxO3 shows that it is a potential material for solar cell application and can be improved.
Keywords: RF-DC Co-Sputter, Fe2-xSnxO3, Solar Cell