V2O5 ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optiksel karakterizasyonu
Structural, morphological and optical characterization of V2O5 thin films
Yazar: MELTEM DÖNMEZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇAKMAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sıcaklık ve güç parametrelerinin değişiminin V2O5 ince filmlerinin üzerine etkisi araştırıldı. V2O5 ince filmler cam alttaşlar üzerine RF Püskürtme Sistemi ile oda sıcaklığı, 100, 200 ve 300 oC de kaplandı. Tavlamanın etkilerini gözlemlemek için 100 oC de kaplanan V2O5 ince filmi tercih edildi ve camın ısıya dayanma gücü göz önünde bulundurularak tavlama işlemi, 1 saat süre ile atmosferik ortamda  200 ve 300 oC de gerçekleştirildi. Aynı zamanda oda sıcaklığında n-Si (100) alttaşlar üzerine farklı RF güç değerlerinde (50 W, 100 W, 150 W) püskürtme yöntemi ile kaplandı. Katı n-Si alttaş üzerine büyütülen ince filmlerin optik soğurma spektrumlarının da değerlendirilebilmesi için kaplamalar sırasında ince filmler korning cam alttaşlar üzerine de biriktirildi. V2O5 ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optiksel analizleri yapıldı. Filmlerin kristalite özellikleri X-ışını kırınımı (XRD) tekniği ile belirlendi. Yüzey morfolojisi atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile analiz edildi. Optik geçirgenlik özelliği ise UV-Vis spektrometre ile belirlendi. Üretilen ince filmlerin yasak enerji aralıkları (Eg), soğurma spektrumundan hesap edildi. Yapısal analizlerle V2O5 ince filmlerin ortorombik fazda büyüdüğü gözlendi. Farklı RF güç değerlerinde korning cam üzerine kaplanan filmlerin Eg değerleri indirekt geçiş için 2,6-2,9 eV olduğu belirlendi. Farklı sıcaklıklarda cam üzerine kaplanan filmlerin Eg değerleri ise indirekt geçiş için 2,5-2,7 eV olduğu belirlendi. Güç değişimi göz önünde bulundurulduğunda, elde edilen sonuçlardan kristalitesi ve yüzey morfolojisi açısından iyi nitelikte, en yüksek optik bant aralığına sahip olan numunenin 50 W RF gücünde hazırlanan numune olduğu görüldü. Ayrıca, Püskürtme RF gücü değişiminin tanecik boyutu üzerinde etken olduğu ve parçacık boyutunun 50 W için 1,73 nm değerinden 150 W için 0,13 nm değerine değiştiği belirlendi. Büyütme sıcaklığının etkisi değerlendirildiğinde en iyi kristalite 100 ˚C de gözlendi.

Abstract:
In this study, the change of subsrate temperature and power parameter effect on the V2O5 thin films were investigated. V2O5 thin films were deposited on glass subsrates at room temperature, 100, 200 and 300 oC by using RF magnetron sputtering system. To observe the effect of annealing was preferred deposited V2O5 thin film at 100 oC and considering the heat endurance of the glass, annealing process was performed at 200 and 300 oC in atmospheric conditions for 1 hour. Also, thin films were deposited on the n-Si (100) substrates to different power values (50 W, 100 W, 150 W) at room temperature with using sputtering method. During deposition, for evaluation the optical absorption spectra of thin films grown on n-Si substrates, thin films were deposited on corning glass subsrates too. The structural, morphological and optical properties of V2O5 thin films were analyzed. For crystalline properties of thin films were investigated by X-ray diffraction (XRD) method. Surface morphology of the films was characterized by atomic force microscopy (AFM). Optical transmission properties of the films were determined by UV-VIS spectrometer. The energy gap (Eg) of obtaining the thin films were calculated by absorption spectra. It was observed that the films were orthorhombic phase by structral analysis. For indirect transition, energy band gap of deposited thin films on corning glass at different RF power values were determined from 2,6 to 2,9 eV. Also, for indirect transition, energy band gap of deposited thin films on glass at different substrate temperature were determined from 2,5 to 2,7 eV. When the power change considered, from the results in terms of crystallites and surface morphology have good quality, high optical band gap which showed that deposited thin films at 50 W RF power. Also, particle size were effected by changing RF sputtering power and particle size were obtained from 1,73 nm to 0,13 nm by changing power from 50 W to 150 W. The impact assessment of the subsrate temperature was observed the best crystallites at 100 °C.
.