ALD yöntemi kullanılarak üretilmiş ZnO,TiO2 ve HfO2 ince film kaplamaların karakterizasyonu ve diyot özelliklerinin incelenmesi
Characterizations and diode properties of ZnO, TiO2 and HfO2 thin films produced by ALD
Yazar: YAĞMUR ALTAN
Danışman: PROF. DR. HAKAN ATEŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışma, atomik katman biriktirme yöntemi ile Si alttaş üzerine farklı sıcaklıklarda
büyütülen ZnO, TiO2 ve HfO2 metal oksitlerin karakterizasyonunu ve diyot özelliklerinin
incelenmesini kapsamaktadır. Bu amaçla ilk olarak Al 2 O 3 kimyasal yöntemlerle temizlenen
Si alttaşlar üzerine yalıtım katmanı olarak ALD ile büyütüldü. Daha sonra bu tez
çalışmasında kullanılacak olan metal oksit ince filmlerden ZnO, TiO2 ve HfO2, atomik
katman biriktirme yöntemi ile Al2O3 yalıtım tabakasının üzerine büyütüldü ve bu oluşan p-
n eklemlerden Schottky diyotlar oluşturuldu. Elde edilen yarı iletken metal oksit ince
filmlerin yapısal karakterizasyonları XRD ve XPS ile filmlerin yapısal yüzey morfolojisi
AFM ve SEM, spektral tepkileri ve optiksel özellikleri UV- Visible Spektrometre,
elektriksel analizleri büyütülen ince filmlerin yüzeyine uygun maske yerleştirilerek gümüş
(Ag) kontaklar alınarak akım-gerilim (I-V) ölçümleriyle yapılmıştır. Kaplanan ince
filmlerin kalınlık karakterizasyonu elipsometre ile tespit edilmiştir. ZnO ve TiO2 ince
filmlerinin elektrisel özellikleri 80°C'de ve 250°C'de başarılı bir şekilde diyot davranışı
sergilemiştir. En iyi diyot özelliğinin düşük sıcaklıkta büyütülen filmlerde olduğu
görülmüştür. ZnO filminin polikristal yapıda, TiO2 ve HfO2 ince filmlerinin amorf yapıda
olduğu görülmüştür. Bu çalışmanın, ALD ile Schottky diyot uygulamaları ve
optoelektronik uygulamaları için faydalı bir çalışma olacağına ve ileride düşük
sıcaklıklarda daha iyi elektriksel özelliklere sahip diyot üretimi için iyi bir kaynak
olacağına inanılmaktadır.

Abstract:
This study covers the characterization and diode properties of ZnO, TiO2 and HfO2 metal
oxides grown on Si substrate by atomic layer deposition method. For this purpose, Al2O3
was first grown by ALD as an insulating layer on Si substrate which were cleaned by
chemical methods. Then, ZnO, TiO2 and HfO2 from the metal oxide thin films to be used in
this thesis were grown on the Al2O3 insulation layer by atomic layer deposition and
Schottky diodes were formed from these formed p-n junctions. Structural characterization
of semiconductor metal oxide thin films by XRD and XPS,structural surface morphology
of films by AFM and SEM, spectral responses and optical properties by UV-Visible
Spectrometer, electrical analyzes were made by applying current-voltage (I-V)
measurements by taking silver (Ag) contacts by placing an appropriate mask on the surface
of the grown thin films. Thickness characterization of coated thin films was determined by
ellipsometer. The electrical properties of the ZnO and TiO 2 thin films successfully
exhibited diode behavior at 80 °C and 250 °C. It has been found that the best diode
property is in films grown at low temperature. ZnO film was polycrystalline and TiO2 and
HfO2 thin films were found to be amorphous. It is believed that this study will be a useful
study for Schottky diode applications and optoelectronic applications with ALD, and it will
be a good reference for diode production with better electrical properties at low
temperatures in the future.