Bizmut katkılı ZnO ince filmlerin X-ışını yansıma yöntemiyle bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Inventigation of some physical propertices of bismuth doped ZnO thin films by X-ray reflection
Yazar: AHMET AFYONCUOĞLU
Danışman: PROF. DR. FERHAT ASLAN
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kalınlık = Thickness ; X ışını = X ray ; Yoğunluk ölçümü = Density measurement ; Çinko oksit = Zinc oxide ; İnce filmler = Thin films

Özet:
İnce film malzemeler nano teknolojinin önemli bir parçası olmuş durumdadırlar. Esnek ve sert alttaşlara kolayca uygulanabilmektedirler. İnce filmler karasal ve uzaysal uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadırlar. Özellikle güneş hücrelerinin yapısında ince filmler önemli rol oynamaktadır. Bu yapıların, yoğunluğu ve kalınlığı belirlenmesi gereken önemli parametrelerdendir. Örneğin kalınlığa bağlı olarak filmlerin elektriksel özdirençleri değişmektedir. O yüzden bahsi geçen bu iki parametrenin ince filmlerde hassas bir şekilde belirlenmesi gerekmektedir. X-ışını yansıma (XRR) yöntemi çok katmanlı ince filmlerin kalınlık, yoğunluk ve yüzey pürüzlülüğünün belirlenmesinde kullanılmaktadır. Bu yöntemle birkaç Angström hassasiyetle filmlerin bu özellikleri kolayca belirlenebilmektedir. Bu tez çalışmasının amacı bizmut katkılı çinko oksit ince filmlerin fiziksel özelliklerinin belirlenmesidir. Kimyasal yöntemle hazırlanmış olan bizmut katkılı ve katkısız çinko oksit filmler cam altlıklar üzerine üretilmiştir. Çözeltilerdeki Bi/Zn molar oranları sırasıyla %1, %2, %3, %4 ve %10 olarak belirlenmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) analizi sonuçlarına göre katkısız çinko oksitlerin 34.8o derecede (002) Miller indisli pikleri ortaya çıkmıştır. Bizmut katkılı filmlerde ise XRD pikleri kaybolmuştur. Optiksel ölçümler, bizmut katkılı filmlerin katkısız filmlere göre tamamen farklı optiksel geçirgenlik, kırılma indisi, yansıma değerleri sergilediğini göstermektedir. X-ışını yansıma (XRR) ölçümleri ise bizmut katılması ile kritik açının genel olarak azaldığını ve buna bağlı olarak filmlerin yoğunluklarının da azaldığını göstermektedir. XRR ölçümü ile elde edilen sonuçlara göre filmlerin kalınlıkları 8 nm ile 24 nm arasında değişmektedir.

Abstract:
Thin-film materials have become an important part of nanotechnology. They can be easily applied to flexible and hard substrates. Thin film sare frequently used in terrestrial and spatial applications. Thin films play an important role in the structure of solar cells. Density and thickness of these structures are important parameters to be determined. For example, the electrical resistivity of the films changes depending on the thickness. Therefore, these two parameters must be determined precisely in thin films. X-ray reflection (XRR) method is used to determine the thickness, density and surface roughness of multilayer thin films. With this method, these properties of films can be easily determined with a sensitivity of a few Angstroms. Theaim of this thesis is to determine the physical properties of bismuth doped ZnO thin films. Bismuth added and undoped zinc oxide films prepared by chemical method were produced on glass substrates. Bi/Zn molarratios in the solutions were determined as 1%, 2%, 3%, 4% and 10%, respectively. According to the results XRD analysis, Miller indexpeaks of pure zinc oxide were observed at 34.8o (002). On the other hand, XRD peak sdisappeared in bismuth added films. Optical measurements show that bismuth doped films exhibit completely different optical transmittance, refractive index and reflectance values comparedto undoped films. X-ray reflection (XRR) measurements show that the critical angle generally decreases with the addition of bismuth, andaccordingly, thedensities of the films also decrease. According to the results obtained by XRR measurement, the thickness of the films varies between 8 nmand 24 nm.