Çinko oksit arayüzeyli yarıiletken-yarıiletken UV fotodedektörler
Zinc oxide interface semiconductor- semiconductor UV photodedectors
Yazar: NİHAT DEMİRBİLEK
Danışman: PROF. DR. FAHRETTİN YAKUPHANOĞLU
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tezde katkısız ZnO, farklı oranlarda  katkılı ZnO:Alx:My  x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cd, Cu, Mn  ince filmler sol jel yöntemi ile hazırlandı. Katkısız ve katkılı ZnO ince filmler döndürerek kaplama (spin coating) metodu kullanılarak cam altlık üzerine oluşturuldu. Hazırlanan katkısız ve katkılı ZnO ince filmlerin yasak enerji band aralığını belirlemek için soğrulma ve geçirgenlik ölçümleri alındı. Filmlerin yapısal özellikleri XRD tekniği ile araştırıldı. XRD sonuçları katkısız ve katkılı ZnO ince filmlerin polikristal yapıya sahip olduğunu doğruladı. Ayrıca ince filmlerin yüzey görüntüleri SEM ile alındı.
Hazırlanan katkısız n-Si/ZnO/Al, farklı oranlarda katkılı n-Si/ZnO:Alx:My/Al  x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cd ve p-Si/ZnO:Alx:My/Al  x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cu, Mn foto diyotların optoelektronik karakterizasyonu için gerekli parametrelerin hesaplanabilmesi için diyotların akım-voltaj, kapasite-voltaj, iletkenlik-voltaj ve fotoiletkenlik ölçümleri yapıldı. Diyotların arayüzey özellikleri ve elektriksel parametreleri (Alx::My x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cd, Cu, Mn) katkılara bağlı olarak değişti.
Hazırlanan katkısız n-Si/ZnO/Al, farklı oranlarda katkılı n-Si/ZnO:Alx:My/Al  x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cd ve p-Si/ZnO:Alx:My/Al  x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cu, Mn foto diyotların doğrultma ve fotocevap özellikleri katkı miktarına bağlı olarak değişti. Katkısız n-Si/ZnO/Al, farklı oranlarda katkılı n-Si/ZnO:Alx:My/Al  x=%1 at, y=%1, %2, %3, %5  M=Cd ve p-Si/ZnO:Alx:My/Al  x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cu, Mn foto diyotlar en iyi foto duyarlılığı gösterdi. Hazırlanan foto diyotların fotocevap özelliklerinin farklı metal katkılar kullanılarak bu özelliklerin geliştirilebileceği tespit edildi.
Anahtar Kelimeler: Sol-jel, Fotodiyot, ZnO, Nanoyapı, Optik özellikler, Yarıiletkenler.

Abstract:
In this thesis, undoped ZnO and (ZnO:Alx:My x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cd, Cu, Mn) co-doped ZnO thin films were prepared by sol gel method to fabricate the metal oxide semiconductor based photodiodes. Undoped and co-doped ZnO thin films were grown on the glass substrates using spin coating method. The absorbance and transmittance of prepared undoped and co-doped ZnO thin films were measured to determine their optical band gaps. Optical band gaps of undoped and co-doped ZnO thin films were calculated via   〖(αhv)〗^(1/n)  = A(hv-Eg)   equation and the results are discussed and correlated with photodiode performance. The structural properties of the thin films were investigated by X-ray diffraction techniques. The XRD results confirm that the undoped ZnO and co-doped ZnO thin films have the polycrystalline nature. For all the thin films, (002) diffraction peaks are observed in the XRD pattern, showing the preferential growth of ZnO crystallites along c-axis. The typical hexagonal wurtzite structure of thin films is inferred from the XRD pattern. Also the surface images of undoped and co-doped ZnO thin films were taken by SEM. It is apparent from the electron micrographs that morphology of all the thin films has tightly packed grains and relatively smooth surfaces without any voids and crack.
The electrical characterization of prepared undoped n-Si/ZnO/Al, co-doped n-Si/ZnO:Alx:My/Al x=%1 at, y=%1, %2, %3, %5  M=Cd and co-doped p-Si/ZnO:Alx:My/Al x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cu, Mn photodiodes were performed by phototransient current measurements, current-voltage characteristics, capacitance-voltage and conductance-voltage techniques. The electrical parameters and interface properties of the photodiodes were changed with (Alx::My x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cd, Cu, Mn) dopants content. The photoresponse and rectification properties of undoped n-Si/ZnO/Al, co-doped n-Si/ZnO:Alx:My/Al x=%1 at, y=%1, %2, %3, %5  M=Cd and co-doped p-Si/ZnO:Alx:My/Al x=%1 at , y=%1, %2, %3, %5  M=Cu, Mn photodiodes were changed. It was found that the photoresponse properties of the undoped n-Si/ZnO/Al photodiodes can be improved using various metal dopants.

Keywords: Sol-gel, Photodiode, ZnO, Nanostructure, Optical Properties, Semiconductors