Optoelektronik uygulamalar için sodyum katkılı SnS2 yarıiletken ince filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of sodium-doped SnS2 semiconductor thin films for optoelectronic applications
Yazar: DİLANNUR KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KERİM KARADAĞ ; DR. ESRA ASLAN
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yenilenebilir Enerji Kaynakları Ana Bilim Dalı / Yenilenebilir Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Kalay (Sn) ve kükürt (S), doğada bol miktarda bulunan ve çevre dostu elementlerdir. Bu elementlerden oluşan SnS2bileşiği, kendiliğinden n-tipi elektriksel iletkenliğe ve yaklaşık 2,2 eV' luk doğrudan geçişli bant aralığına sahiptir. Bu nedenle, görülebilir ışık optoelektronik uygulamaları için oldukça umut verici bir bileşiktir. Bu çalışmada, SnS2ince filmler sol-jel kimyasal çözelti yöntemiyle hazırlanmıştır. Çözeltilere sırasıyla %1, %2, %3, ve %,4 molar oranlarda sodyum kimyasalı eklenmiştir. Sodyum katkılandırmanın daha önceki çalışmalarda filmlerin optiksel, elektriksel ve yapısal gibi fiziksel özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiği bilinmektedir. Bu çalışmada da sodyum katkılandırma miktarına bağlı olarak SnS2filmlerin morfolojik, yapısal, optiksel ve bazı elektriksel özellikleri incelenmiştir. X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), UV Vis spektrometresi ve Hall ölçüm sonuçlarına göre sodyum katkılandırma ile tanecik boyutları, XRD pik şiddetleri, yasak bant aralıkları ve elektriksel iletkenlik türleri değişim göstermektedir. p-tipi silisyum altlık üzerine kaplanan filmlerden %1 ve %4 Na katkılı örnekler heteroeklem diyot karakteristik yapı özelliği göstermezken, %2 ve % 3 Na katkılı SnS2 filmler n tipi özellik göstererek silisyum ile birlikte mükemmel diyot karakteristik özellik göstermektedir. Elde edilen sonuçlar sodyum katkılı SnS2 filmlerin optoelektronik uygulamalarda kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Tin (Sn) and sulfur (S) are abundant in nature and environmentally friendly elements. The SnS2 compound consisting of these elements has inherent n-type electrical conductivity and a direct- transition band gap of approximately 2.2 eV. Therefore, this compound is a very promising material for visible light optoelectronic applications. In this study, SnS2thin films were prepared by the sol-gel chemical solution method. Sodium chemical was added to the solutions at molar rates of 1%, 2%, 3%, and .4%, respectively. It is known in previous studies that sodium doping significantly improves the physical properties of films such as optical, electrical and structural. In this study, the morphological, structural, optical and some electrical properties of SnS2 films were examined depending on the amount of sodium doping. According to X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), UV Vis spectrometry and Hall measurement results, particle sizes, XRD peak intensities, forbidden band gaps and electrical conductivity types change with sodium doping. While samples with 1% and 4% Na doped films coated on p-type silicon substrate do not show heterojunction diode characteristic structure, 2% and 3% Na doped SnS2films show n-type features and show excellent diode characteristics with silicon. The results obtained show that sodium-doped SnS2films can be used in optoelectronic applications.