Farklı gaz ortamlarında tavlanan CdO filmlerinin incelenmesi
Characterization of CdO films annealed at different gas atmospheres
Yazar: KUTAY YAMAN
Danışman: PROF. DR. İDRİS AKYÜZ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Son yıllarda, saydam iletken oksit malzemeler teknolojik ve bilimsel alanlardaki potansiyel uygulamalarından dolayı büyük ilgi görmektedir. Özellikle CdO filmleri, optoelektronik uygulamalardaki popülerliği ile dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, CdO yarıiletken filmleri ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği ile 275±5°C taban sıcaklığında mikroskop cam tabanlar üzerine üretilmiş ve farklı gaz ortamlarında (oksijen, azot ve argon) tavlama işleminin filmlerinin fiziksel özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. X-ışını kırınım desenleri incelendiğinde tüm filmlerin polikristal yapıda oluştuğu ve azot ortamında tavlanan filmin yapısal özelliklerinin iyileştiği görülmüştür. CdO filmlerinin kalınlıkları ve optik sabitleri spektroskopik elipsometri tekniği ile belirlenmiştir. Ayrıca, tavlama işlemleri sonucunda filmlerin kırılma indislerinde bir artış olduğu saptanmıştır. Elde edilen filmlerin soğurma spektrumları incelenmiş ve optik metot ile optik bant aralığı değerleri hesaplanmıştır. CdO filmlerinin optik bant aralığı değerlerinin 2.337-2.475 eV arasında olduğu belirlenmiştir. Dört uç tekniği kullanılarak filmlerin elektriksel özdirenç değerlerinin 6.69x10-3-1.82x10-2 Ωcm aralığında olduğu görülmüştür. Bu çalışmada, ekonomik bir teknikle üretilen filmler için literatürdeki değerlerle kıyaslanabilir elektriksel özdirenç değerlerine ulaşılmıştır. Atomik kuvvet mikroskobu ile filmlerin yüzey özellikleri ve pürüzlülük değerleri incelenmiştir. Azot ve argon ortamında tavlanan filmlerinin yüzeylerinin diğer filmlere göre daha sıkı ve düzgün olduğu görülmüştür. Sonuç olarak; özellikle azot ortamında yapılan tavlama işleminin teknolojik uygulamalarda kullanılabilecek alternatif CdO filmlerinin üretilebilmesine imkan sağladığı düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: CdO filmleri, Saydam iletken oksitler, Ultrasonik Kimyasal Püskürtme Tekniği, Yapısal özellikler, Spektroskopik Elipsometri, Yüzeysel özellikler, Elektriksel özellikler.

Abstract:
Recently, transparent conducting oxide materials have attracted great attention because of their potential applications in technology and science. Especially, CdO is attracting attention with its popularity in optoelectronic applications. In this work, CdO films have been produced on microscope glass substrates by ultrasonic spray pyrolysis at the substrate temperature of 275±5 °C and the effect of annealing in different gas atmospheres (oxygen, nitrogen and argon) on some physical properties of these films has been investigated. X-ray diffraction patterns have shown that all of the samples are polycrystalline and the sample annealed at nitrogen atmosphere has improved structural properties. Thicknesses and optical constants of the films have been determined by Spectroscopic Ellipsometry. Also, it has been seen that annealed samples have higher refractive index values than as-deposited CdO film. Absorbance spectra of the films have been taken and optical band gap values have been calculated using optical method. It has been determined that CdO films have optical band gap values between 2.337-2.475eV. It has been found that electrical resistivity values of the films are between 6.69x10-3-1.82x10-2 Ωcm using four probe technique. In this work, electrical resistivity values comparable the ones in literature have been attained with the films obtained by an economic technique. Surface properties and roughness values of the films have been investigated by Atomic Force Microscopy. It has been seen that samples annealed at nitrogen and argon atmospheres have tighter and smoother surface than others. Finally, we think that, annealing in nitrogen atmosphere allow the production of alternative CdO films for technological applications.

Keywords: CdO films, Transparent conducting oxides, Ultrasonic Spray Pyrolysis Technique, Structural properties, Spectroscopic Ellipsometry, Surface properties, Electrical properties.