ITO, IZO ve AZO ince filmlerinin bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of some physical properties of ITO, IZO and AZO thin films
Yazar: SALİHA ELMAS
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ŞADAN KORKMAZ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yapısında iki element bulunan çeşitli saydam iletken oksit (SİO) ince filmler: SnO2, In2O3, ZnO, safsızlık katkılanmış In2O3 (In2O3:SnO2, veya ITO) ve safsızlık katkılanmış ZnO (ZnO:Al ve ZnO:In) optoelektronik aletlerde, güneş enerji sisteminde geçiş elementi, OLED? lerde, LCD ekranlarda geçiş elektrodu gibi pratikte kullanılan malzemelerdir.  Bu tez çalışmasında n-tipi saydam iletken grubuna ait olan indiyum kalay oksit (ITO), indiyum çinko oksit (IZO) ve alüminyum çinko oksit (AZO) ince filmler Termiyonik Vakum Ark (TVA) yöntemi ve RF magnetron sıçratma yöntemi kullanılarak farklı kalınlıklarda cam, polyethylene terephthalate (PET) ve silisyum (Si) alttaşlar üzerine büyütüldü.  Film kalınlığının, alttaş farklılığının ve üretim tekniğinin (TVA ve RF) elektriksel, optiksel ve yüzeysel özellikleri ve filmlerin kristallenmesi üzerine etkisi araştırıldı. Üretilen filmlerinin spektroskopik elipsometre ve interferometrik ölçümleri ile kalınlıkları ve bazı optik parametreleri belirlenmiştir.  Elde edilen sonuçlardan alttaş farklılığının, kullanılan yöntemin ve filmin kalınlığının özellikle optik ve özdirenç olmak üzere filmin özelliklerini büyük oranda etkilediği belirlenmiştir.  Elde edilen bütün ITO, IZO ve AZO ince filmleri amorf yapıya sahiptir. ITO ince filmleri için film kalınlığındaki artışın band aralığının artışına neden olduğu gözlendi.  Elektriksel ölçümler dört uç yöntemi kullanılarak yapıldı.  Oda sıcaklığında ölçülen elektriksel ölçümler sonucunda özdirenç değerlerinin ve tabaka dirençlerinin 10-5 ?-cm ve 10-5 ?/? mertebelerinde olduğu hesaplandı.  Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile ince filmlerin iki boyutlu ve üç boyutlu yüzey topografileri ve yüzey pürüzlülükleri incelendi.  Alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ile ince filmlerin yüzey özellikleri incelendi.  Enerji dağılımlı X-ışınları spektrometresi (EDS) ile ince filmlerin elemental analizleri yapıldı.
Anahtar Kelimeler: ITO; IZO; AZO İnce Filmleri; TVA; RF Magnetron Sıçratma Tekniği; Optik Özellikler; Elektriksel Özellikler; Yüzey Özellikleri.

Abstract:
Two elements of the structure of the various transparent conducting oxide (TCO) thin films: SnO2, In2O3, ZnO, impurity doped In2O3 (In2O3: SnO2, or ITO) and impurity doped ZnO (ZnO: Al and ZnO: In) are used materials in practice such as in the optoelectronic devices, transition element in the solar energy system, transition electrode in the OLED, LCD screens. In this thesis study, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), and aluminum zinc oxide (AZO) thin films which belong to the group of n-type transparent conducting were growth with different thicknesses on glass, polyethylene terephthalate (PET) and silicon (Si) substrates by using Thermionic Vacuum Arc (TVA) method and RF magnetron sputtering method. The effects of the film thickness, substrate diversity and production technique (TVA and RF) on the electrical, optical, surface properties and crystallization of the film were studied. Thicknesses and some of the optical parameters of produced films were determined by spectroscopic ellipsometer and interferometric measurements. Differences of substrate, the use of methods and the film thickness greatly affect especially resistivity and optical properties of the film were determined from the results. All the produced ITO, IZO and AZO thin films have amorphous structure. While increase in film thickness was observed to cause an increase in the range of band gap for ITO thin films. Electrical measurements were done by using the four probe method. In the results of electrical measurements, resistivity and the sheet resistance values of 10-5 ?-cm and 10-5 ?/? were calculated at room temperature. Two-dimensional and three-dimensional surface topographies and surface roughness of thin films were investigated by Atomic Force Microscopy (AFM). Surface properties of the thin films were examined by Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM). Energy Dispersive X-Ray Spectrometer (EDS) elemental analysis was performed.
 
Keywords: ITO; IZO; AZO Thin Films; TVA; RF Magnetron Sputtering Technique; optical properties; electrical properties; surface properties.