Kimyasal depolama yöntemiyle üretilen CU2O ince filmlerin yapısal ve optiksel özelliklerinin incelenmesi
Structural and optical properties of CU2O thin films produced by chemical bathdeposition method
Yazar: DİLEK AKER
Danışman: PROF. DR. BUKET SAATÇİ ; DOÇ. DR. EMİNE GÜNERİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada yarı iletken Bakır (I) oksit (Cu2O) ince filmleri; farklı molaritelerdeki (0.08 M, 0.09 M, 0.10 M, 0.13 M, 0.14 M) basit ve ekonomik bir yöntem olan kimyasal depolama yöntemi (CBD) ile cam alt tabanlar üzerinde üretilmiştir. Cu2O ince filmlerin yapısal, optiksel ve morfolojik özellikleri araştırılmıştır. Yapısal özellikleri X ışınları kırınımı (XRD) analizlerinden filmlerin basit kübik yapıda Bakır (I) oksit (Cu2O) olduğu tespit edilmiştir ve molariteye bağlı kristalleşme oranı incelenmiştir. Ayrıca, ortalama kristalit boyutu 11.65 nm' den 17.30 nm' ye yükselmiştir. İnce filmlerin tümü, çözelti molaritesinden bağımsız olarak tercih edilen (111) bir kristalin oryantasyonunu göstermiştir. FESEM (Alan Emisyonlu-Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntülerinden filmlerin molariteye bağlı yüzey özellikleri kompozisyonu ve film kalınlığının etkisi incelenmiştir. Optiksel özelliklerini belirlemek için Ultraviyole ve görünür ışık absorpsiyonu spektroskopisi (Uv-Vis) ve mor ötesi görünür ışık spektrometresi (Uv-Vis-NIR) analizlerinden optik geçirgenlik ve optik soğurma yüzdeleri belirlenmiştir ve bu değerler ile sönüm katsayıları (ĸ), dielektrik sabitleri (ε) hesaplanmıştır. Geçirgenlik değeri 630 nm' de %66 ila %40 arasında değişmiştir. Ek olarak doğrudan enerji bandı açığı, molarite arttıkça 2.26 eV' dan 2.17 eV' a düşmüştür. Kırılma indisi değeri 630 nm' de 2.02 ila 2.80 arasında değişmiştir. Ayrıca, sönme katsayısı ve dielektrik katsayılar molaritenin değişmesinden etkilenmiştir.

Anahtar Kelimeler:Bakır Oksit İnce Film, Kimyasal Depolama, Optiksel Özellik, Yapısal Özellik

Abstract:
In this thesis work, semiconductor copper (I) oxide(Cu2O) thin films were produced by Chemical Bath Deposition (CBD) method, which is a simple and economic method with the usage of different molarities (0.08 M, 0.09M, 0.10 M, 0.13 M, 0.14 M). It has been investigated that; structural, optical, morphological properties of Cu2O thin films for the next level of scientific research. Structural properties were identified as simple cubic copper (I) oxide (Cu2O), via X-ray diffraction (XRD) and crystallization rate that is dependent on molarity was examined.Furthermore, the mean crystallite size increased from 11.65 to 17.30 nm. All of the thin films indicated a preferred (111) crystalline orientation irrespective of the solution molarity. Film thicknesses are analyzed with the usage of FESEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) images, composition of surface properties of thin films and also effect of surface qualities has been added to the total calculation. In order to define optical properties, optical permeability and absorption percentages are determined via UV-Vis (Ultraviolet-visible spectroscopy) analysis and with these determined values damping coefficients(κ) and dielectric constants were calculated. The transmittance value ranges from 66% to 40% at 630 nm. Additionally, the direct energy band gap decreased from 2.26 eV to 2.17 eV as the molarity increased. The refractive index value varies between 2.02 and 2.80 at 630 nm. Also, the extinction coefficient and dielectric coefficients have been affected by the variation of molarity.
Keywords:Chemical Bath Deposition, Cupper Oxide Thin Film, Optical Properties, Structural Properties