SILAR tekniği ile büyütülen ZnO ve CdO ince filmlerinin karakterizasyonu ve sandviç yapilarda kullanilmasi
The characterization of ZnO and CdO thin films grown SILAR technique and using in sandwich structures
Yazar: MEMET ALİ YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. AYTUNÇ ATEŞ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: İnce filmler = Thin films

Özet:
Geçirgen iletken oksit malzemelerden olan ZnO ve CdO ince filmler, optoelektronik ve fotovoltaik aygıt teknolojisindeki potansiyel uygulamalarından dolayı çok önemli malzemelerdir. ZnO ve CdO ince filmler, Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) tekniği kullanılarak cam taban malzemeler üzerine oda sıcaklığında büyütüldü. ZnO ve CdO ince filmler sırasıyla 30 ve 60 dakika oksijen atmosferinde 200, 300, 400 ve 500oC'de tavlama işlemine tabi tutuldu. Filmlerin yapısal, yüzeysel, optik ve elektriksel özellikleri farklı analiz teknikleri ile incelendi ve bu özellikler üzerine tavlama işleminin etkisi araştırıldı. X-ışını kırınımı ve taramalı elektron mikroskobu ölçümleri, filmlerin polikristal yapıda olduğunu ve taban malzeme yüzeyine kaplandığını gösterdi. Optik soğurma ölçümleri yardımıyla, filmlerin yasak enerji aralığı değerleri artan tavlama sıcaklığı ile azaldığı belirlendi. Filmlerin özdirencinin tavlama sıcaklığı ve ışık şiddeti ile değişimi iki nokta uç yöntemi kullanılarak incelendi ve filmlerin özdirencinin artan tavlama sıcaklığı ve ışık şiddeti ile azaldığı belirlendi. Sonuç olarak, tavlama işleminin filmlerin karakteristik özelliklerinde dikkate değer etkiler yarattığı ve bu özelliklerin tavlama sıcaklığı ile iyileştiği görüldü.Zn/ZnO/n-Si/Au-Sb ve Cd/CdO/n-Si/Au-Sb sandviç yapılarında (100) doğrultusunda büyütülmüş, 400 µm kalınlığına ve 1-10 ?-cm özdirence sahip n-tipi Si kristali altlık olarak kullanıldı. Kristalin mat yüzeyine Au-Sb alaşımı buharlaştırılarak omik kontak yapıldı. Parlak yüzeyine ise SILAR tekniği ile ZnO ve CdO arayüzey tabakaları büyütüldü. Sonra arayüzey tabakaları üzerine de Zn ve Cd metalleri buharlaştırıldı. Böylece, Zn/ZnO/n-Si/Au-Sb ve Cd/CdO/n-Si/Au-Sb sandviç yapıları elde edildi. Oda sıcaklığında alınan akım-voltaj (I-V) ölçümleri ile yapıların doğrultma özellik gösterdiği belirlendi. Bu yapıların akım-voltaj (I-V) karakteristikleri üzerinde numune sıcaklığının etkisi geniş bir sıcaklık aralığında 20K adımlarla incelendi. I-V karakteristikleri ve Cheung fonksiyonları kullanılarak sıcaklığa bağlı idealite faktörleri, engel yükseklikleri ve seri direnç değerleri hesaplandı. Sıcaklığın artması ile idealite faktörü ve seri direnç değerlerinin azaldığı, engel yüksekliği değerlerinin ise arttığı görüldü. Bu durum engelin homojensizliğine atfedildi.

Abstract:
Transparent conducting oxides, such as ZnO and CdO thin films are very important materials because of their potential applications in optoelectronic and photovoltaic device technology. ZnO and CdO thin films were grown on glass substrates using Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) technique at room temperature. ZnO and CdO thin films were annealed at 200, 300, 400 and 500oC for 30 and 60 min. in oxygen atmosphere, respectively. The structural, surface, optical and electrical properties of the films were characterized with different analysis techniques and the annealing effect on these properties was investigated. The X-ray diffraction and scanning electron microscopy measurements showed that the films are covered well on substrates and have polycrystalline structure. With the help of optical absorption measurements, it was determined that band gap values of the films decreased with increasing annealing temperature. The resistivity variation with annealing and light intensity of the films was investigated using the two-point probe method and it was determined that the resistivity of the films decreased with increased annealing temperature and light intensity. Finally, it was seen that the annealing process have noticeable effects on the characteristic properties of the films and annealing temperature improves these properties.n-type Si wafer with (100) orientation, 400 ?m thickness and 1-10 ?-cm resistivity was used at Zn/ZnO/n-Si/Au-Sb and Cd/CdO/n-Si/Au-Sb sandwich structures. Au-Sb alloy was evaporated on the matt face of wafer. ZnO and CdO interface layers were grown on the bright face of wafer using SILAR technique. Then, Zn and Cd metals were evaporated on the interface layers. In this way, Zn/ZnO/n-Si/Au-Sb and Cd/CdO/n-Si/Au-Sb sandwich structures were obtained. It was determined that these structures have demonstrated clearly rectifying behaviour by the current?voltage (I?V) curves studied at room temperature. The sample temperature effect on the I?V characteristics of these structures were investigated in a wide temperature range by steps of 20 K. The ideality factors, barrier heights and series resistances of these structures were calculated by using I?V characteristics and Cheung functions as a function of sample temperature. It was seen that the ideality factors and series resistances were decreased; the barrier heights were increased with increasing temperature. This result was attributed to the barrier inhomogeneity.