Ultrasonik püskürtme piroliz yöntemi ile çinko oksit (ZnO) ince filmlerin biriktirilmesi
Deposition of zinc oxide (ZnO) thin films by using the ultrasound spraying pyrolysis method
Yazar: MEHMET PEKEROĞLU
Danışman: PROF. DR. MURAT ÖZTÜRK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, ZnO ince filmler ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile üretildi. Kaynak olarak zinc nitrate hexahydrate ve çözücü olarak etanol (C2H5OH %96) kullanılarak 0.2 M'lık başlangıç solüsyonu hazırlandı. Hazırlanan solüsyon USP yöntemi ile 400 °C sıcaklıktaki cam altlıklar üzerine farklı kalınlıklarda ince film formunda biriktirildi. Biriktirme sırasında püskürtme nozülün frekansı 120 kHz ve solüsyon akış oranı 0.5 ml/dk. olarak ayarlandı. Üretilen ZnO ince filmlerin kristalleşmesini arttırmak için 45 dakika boyunca atmosfer ortamında 550 °C'de tavlandı. Biriktirilen ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elementel analizi (EDS) ve UV-Vis Spektrofotometresi ile araştırıldı. XRD sonuçları üretilen filmlerin polikristal yapıda olduğunu gösterdi. SEM görüntüleri ile ince filmlerin yüzeyinin homojen olduğu belirlendi. SEM kesit görüntülerinden üretilen ince filmlerin kalınlıklarının 0.25-1.40 μm aralığında olduğu görüldü. AFM sonuçlarından ince filmlerin yüzey pürüzlülüğünün 15.5-18.5 nm arasında olduğu bulundu. İnce filmlerin soğurma değerleri 200-800 nm dalga boyu aralığında UV-Vis spektrofotometre ile ölçüldü ve ZnO ince filmlerin bant aralığının 3.00-3.15 eV arasında olduğu hesaplandı. Elde edilen sonuçların yorumlanması ile USP yöntemi için ZnO ince filmlerin üretim parametreleri başarılı bir şekilde belirlendi.

Abstract:
In this thesis, ZnO thin films were produced by using the ultrasonic spray pyrolysis (USP) method. A 0.2 M precursor solution was prepared using the zinc nitrate hexahydrate as source and ethanol (C2H5OH 96%) as the solvent. The prepared precursor solution was deposited in the form of thin films of different thicknesses on the glass substrates at 400 °C by using the USP method. During the deposition, the spray nozzle frequency was set to 120 kHz and the solution flow rate was 0.5 ml/min. The produced ZnO thin films were annealed at 550 °C in the atmosphere for 45 minutes to increase the crystallization of the thin films. The structural, morphological and optical properties of the deposited thin films were investigated by utilizing the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), elemental analysis (EDS) and UV-Vis spectrophotometer. XRD results showed that the films produced were polycrystalline in nature. SEM images showed that the surface of the thin films was homogeneous. Thin films cross-sectional SEM images showed that thickness of the films was in the range of 0.25-1.40 μm. From the AFM results, the surface roughness of thin films was found to be between 15.5 nm and 18.5 nm. Absorption values of thin films were measured by UV-Vis spectrophotometer in the wavelength range of 200-800 nm and the band gap of ZnO thin films was calculated to be between 3.00 - 3.15 eV. With the interpretation of the obtained results, production parameters of ZnO thin films for USP method were determined successfully.