N-ZnO/p-Si heteroeklem diyot yapılarının üretilmesi ve elektriksel karakteristiklerinin aydınlık ve karanlık ortamlar için zno ince film kalınlığına bağlı olarak belirlenmesi
Production of N-ZnO / p-Si heterojunction diode structuresand determination of electrical characteristics depending on the thickness of the zno thin film under the illumination and dark environments
Yazar: BAHRİ GEZGİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN GÜNDOĞDU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fotovoltaik = Photovoltaic ; Heteroeklem = Heterojunction ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, Puls Laser Depozisyon tekniği kullanarak oda sıcaklığındaki soda lime cam ve p-Silicon wafer alt tabakalar üzerine laser puls sayısına bağlı olarak faklı kalınlıkta ZnO ince filmler üretilmiştir. Düşük sıcaklıkta alt tabaka üzerine büyütülen ZnO ince filmler polikristal yapıdadırlar. Laser pulse sayısı artarken ZnO ince filmlerin tanecik boyutu ve kalınlığı artmış ve band aralıkları azalmıştır. n-tipi ZnO ince filmler ile Ag/n-ZnO/p-Si/Au ve Ag/n-ZnO/p-Si/Al heteroeklem diyot yapıları üretilmiştir. Bu diyotların karanlık ve aydınlık ortamda J-V karakteristikleri elde edilmiştir. Karanlık ortam için, geleneksel J-V, Cheung-Cheung ve Norde metotları kullanarak diyotların ideality faktörleri, bariyer yükseklikleri, seri dirençleri hesaplanmış ve bu değerlerdeki yükseliş ve azalışlar birbirleri ile uyumlu bulunmuştur. En düşük kalınlıktaki ZnO ince film ile üretilmiş Ag/n-ZnO/p-Si/Au heteroeklem diyotun ideality faktörü, seri direnci ve bariyer yüksekliği diğer diyotlara kıyasla daha düşüktür. ZnO ince filmin kalınlığı artarken diyotların bu parametrelerinde düşüş kaydedilmiştir. Ek olarak, düşük kalınlıktaki ZnO ince film için, Ag/n-ZnO/p-Si/Al diyotun ideality faktörü düşük, seri direnci ve bariyer yüksekliği yüksek olup film kalınlığı arttırıldığında bu değerler ters orantılı değişiklik göstermiştir. 
 Düşük kalınlıktaki ZnO ince filme dayalı heteroeklem diyotlar, aydınlık ortamda zayıf fotovoltaik özellik gösterirken, ZnO ince film kalınlığı artarken diyotların foto akımı ve güç dönüşüm verimi yükselmiştir. Ancak, ZnO/Si heteroeklem diyotların ışık altındaki fotovoltaik performansları kısmen zayıf olup, bu durum ZnO ve Si yarıiletkenler arasındaki kafes uyumsuzluğu, arayüzey durumları, kontak dirençleri, Si yarıiletken üzerinde biriken oksit tabaka gibi bazı faktörlere dayandırılmıştır.
Sonuç olarak, bu tez çalışmasında ZnO/Si heteroeklem diyotları oluşturan ZnO ince filmlerin kristal, morfolojik ve optik özellikleri incelenmiş ve diyotların aydınlık ve karanlık ortamdaki elektriksel parametreler hesaplanmış ve birbirleri ile karşılaştırmalı olarak yorumlanmıştır.

Abstract:
In this master's thesis, ZnO thin films with different thicknesses were produced on the soda lime glass and p-Silicon wafer substrates at room temperature, using Puls Laser Deposition technique, depending on the number of laser pulses. ZnO thin films grown on the substrate at low temperature have a polycrystalline structure. While the number of laser pulses increased, the particle size and thickness of ZnO thin films increased and their band gaps decreased. Ag/n-ZnO/p-Si /Au and Ag/n-ZnO/p-Si/Al heterojunction diode structures were produced with n type ZnO thin films. J-V characteristics of these diodes in the dark and under the illumination condition were obtained. To the dark environment, using the conventional J-V, Cheung-Cheung and Norde methods, the ideality factors, barrier heights and series resistances of the n-ZnO/p-S heterojunction idiodes were calculated and the increases and decreases in these values were found compatible with each other. The idealness factor, series resistance and barrier height of Ag/n-ZnO/p-Si/Au hetero-junction diode produced with the lowest thickness ZnO thin film is lower compared to other diodes. While the thickness of ZnO thin film increased, these parameters of the diodes decreased. In addition, to the low thickness ZnO thin film, the ideality factor of the Ag/n-ZnO/p-Si/Al diode is low, the series resistance and the barrier height are high, and these values changed inversely when the film thickness was increased. 
Hetero-junction diodes based on low-thickness ZnO thin film show poor photovoltaic properties in illumination condition, while the photocurrent and power conversion efficiency of diodes increased as ZnO thin film thickness increased. However, the photovoltaic performances of ZnO/Si hetero-unction diodes under light are partially weak, which is based on some factors such as lattice mismatch between ZnO and Si semiconductors, interface states, contact resistances, oxide layer accumulated on Si semiconductor.
As a result, in this thesis, the crystal, morphological and optical properties of ZnO thin films forming ZnO/Si hetero-junction diodes are examined and the electrical parameters of the diodes in light and dark condition are calculated and interpreted in comparison.