Ir katkılı ZnO filmlerinin üretilmesi ve bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Production and investigation of some physical properties of ir doped ZnO films
Yazar: MÜGE SÖYLEYİCİ
Danışman: DOÇ. DR. FERHUNDE ATAY
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Atomik kuvvet mikroskobu = Atomic force microscope ; Elipsometri = Ellipsometry ; Optik özellikler = Optical properties ; Sprey piroliz yöntemi = Spray pyrolysis method ; X ışını kırınımı = X ray diffraction ; X ışını kırınımı = X ray diffraction ; Yarı iletken filmler = Semiconductor films ; Çinko oksit = Zinc oxide ; İnce filmler = Thin films ; İridyum = Iridium

Özet:
Günümüzde sürekli gelişen ve yenilikler arayan opto-elektronik teknolojisinde saydam iletken oksit malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada n-tipi saydam iletken grubuna ait olan ZnO filmleri ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği ile farklı Ir katkı oranlarında (%4, %8, %12) elde edilmiştir. Üretilen filmlerin yapısal, optiksel, yüzeysel ve elektriksel özellikleri incelenerek, Ir katkı elementinin etkisi araştırılmıştır. ZnO:Ir filmlerinin spektroskopik elipsometre ile kalınlıkları ve bazı optik parametreleri (sönüm katsayısı ve kırılma indisi) belirlenmiştir. X-ışını kırınım desenlerinden, tüm filmlerin polikristal yapıda oluştuğu ve %12 Ir katkı oranının yapısal özellikleri iyileştirmek açısından en iyi katkı oranı olduğu belirlenmiştir. ZnO:Ir filmlerinin optik özellikleri incelenmiş ve 3.19-3.22 eV arasında yasak enerji araklıklarına sahip oldukları saptanmıştır. Atomik Kuvvet Mikroskobu ile filmlerin üç boyutlu yüzey topografileri ve yüzey pürüzlülükleri incelenmiştir. Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu ile filmlerin yüzey özellikleri incelenmiş ve Enerji Dağılımlı X-ışınları Spektrometresi ile elemental analizleri yapılmıştır. Filmlerin iletim mekanizmalarını ve özdirenç değerlerini belirlemek amacıyla iki uç metodu kullanılmıştır. Tüm sonuçlar opto-elektronik endüstrisi ve fotovoltaik güneş pili uygulamaları açısından değerlendirilmiş ve Ir katkısının her bir fiziksel özellik üzerinde önemli bir etki yarattığı belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: ZnO:Ir, Ultrasonik Kimyasal Püskürtme Tekniği, Spektroskopik Elipsometre, X-Işını Kırınımı, Optik Özellikler, Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM), Elektriksel Özellikler.

Abstract:
Transparent conducting oxide materials are needed in opto-electronic technology which is developing and searching for novelty day by day. In this work, ZnO films which belong to n-type transparent conducting oxide group have been produced by ultrasonic spray pyrolysis technique at different Ir incorporation rates (4 %, 8 %, 12 %). The effect of Ir incorporation element has been searched by investigating the structural, optical, surface and electrical properties of the produced films. Thicknesses and some optical parameters (refractive index and extinction coefficient) have been determined by spectroscopic ellipsometer. It was determined from X-ray diffraction patterns that all of the films have polycrystalline structure and Ir incorporation at 12 % made the best improvement in point of view of the structural properties. Optical properties have been investigated, and it was determined that ZnO:Ir films have band gap values between 3.19 eV and 3.22 eV. Three dimensional surface topography and surface roughness of the films have been investigated by Atomic Force Microscope. Surface properties of the films have been investigated by Field Emission Scanning Electron Microscope and elemental analyses have been made bı Energy Dispersive X-ray Spectrometer. Two-probe method has been used to determine the conduction mechanisms and resistivity values of the films. All results have been appreciated in point of view of optoelectronic industry and photovoltaic solar cell applications and it has been concluded that Ir incorporation has a noticeable affect on each physical property.Keywords: ZnO:Ir, Ultrasonic Spray Pyrolysis Technique, Spectroscopic Ellipsometer, X-Ray Diffraction, Optical Properties, Atomic Force Microscope, Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), Electrical Properties.