ZnO nanoçubuk temelli schottky ve metal-yarıiletken-metal fotodedektörlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of ZnO nanorod based schottky and metal-semiconductor-metal photodedectors
Yazar: BİLGE MERVE CANDAN
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ÖZTÜRK
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışması, LED uygulamaları, güneş pilleri, panel ekranlar gibi geniş uygulama alanları bulunan metal oksit yarıiletkenlerin özellikle fotodedektör ve nano yapılı fotodedektörlerin üretilmesi ve incelenmesini kapsamaktadır. Çalışmada, p-Si alttaş üzerine RF kopartma yöntemi kullanılarak ZnO çekirdekleyici tabaka kaplanmıştır. Çekirdekleyici tabaka üzerine hidrotermal yöntem kullanılarak 90 oC'de farklı molaritede (10 ve 20 mM) ve farklı sürelerde (2, 3 ve 4 saat) ZnO nanoçubuklar üretilmiştir. DC kopartma yöntemi ile alüminyum Schottky ve omik kontaklar elde edilmiştir. ZnO nanoçubukların SEM ölçümleri gerçekleştirilmiş ve üretim parametreleri değiştirilerek ZnO nanoçubukların morfolojik özellikleri incelenmiştir. 50 ve 100 mW/cm2 güneş ışığı ve besleme gerilimi (1, 5, 10 ve 15 V) altında Schottky fotodedektörler ve metal-yarıiletken-metal fotodedektörler için zamana bağlı akım (I(t)) ölçümleri gerçekleştirilmiştir. 50 ve 100 mW/cm2 ışık şiddeti numune üzerine düşürüldüğünde, akımın aniden arttığı ve doyuma ulaştığı, ışık kapatıldığında ise akımın ilk değerine ulaştığı gözlenmiştir. Fotodedektörlerin performansını etkileyen yükselme zamanı, alçalma zamanı, foto yanıt ve foto duyarlılık parametreleri hesaplanmıştır. Yükselme zamanı ve alçalma zamanının incelenen iki fotodedektör tipi için kıyaslaması yapılmıştır. Farklı molaritede (10 ve 20 mM) ve farklı sürelerde (2, 3 ve 4 saat) üretilen 6 numunenin, hesaplanan parametrelere göre Schottky ve metal-yarıiletken-metal fotodedektörleri için performansları ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
This thesis study covers the production and analysis of metal oxide semiconductors, especially photodetector and nano structured photodetectors, which have wide application areas such as LED applications, solar cells, panel screens. In the research, ZnO seed layer was coated on p-Si substrate by using RF sputtering method. ZnO nanorods of different molarity (10 and 20 mM) and different durations (2, 3 and 4 hours) were produced at 90oC by using hydrothermal method on the seeding layer. With the DC breaking method, aluminum Schottky and ohmic contacts were obtained. SEM measurements of ZnO nanorods were measured and the morphological properties of ZnO nanorods were examined by changing the production parameters. Time-dependent current (I(t)) measurements were measured for Schottky photodetectors and metal-semiconductor-metal photodetectors under 50 and 100 mW / cm2 sunlight and supply voltage (1, 5, 10 and 15 V). It was observed that when 50 and 100 mW / cm2 light intensity was dropped on the sample, the current suddenly increased and saturated, and when the light was turned off, the current reached its initial value. Rise time, decay time, photo response and photo sensitivity parameters affecting the performance of photodetectors were calculated. Rise time and fall time are compared for the two studied photodetector types. The performances of 6 samples produced at different molarities (10 and 20 mM) and at different times (2, 3 and 4 hours) were tried to be revealed for Schottky and metal-semiconductor-metal photodetectors according to the calculated parameters.