SnO2 filmlerinin püskürtme yöntemiyle elde edilmesi ve bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Production of SnO2 films by spray pyrolysis method and investigation of some physical properties
Yazar: SEÇKİN AKIN
Danışman: DOÇ. DR. EVREN TURAN ; YRD. DOÇ. DR. SAVAŞ SÖNMEZOĞLU
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, IV-VI grup ikili bileşiklerinden olan SnO2 yarıiletken filmleri spray pyrolysis (püskürtme) tekniği ile 300 °C, 350 °C, 400 °C, 450 °C ve 500 °C taban sıcaklıklarında üretilmiştir. Taban sıcaklığının SnO2 yarıiletken filmlerinin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini araştırmak için büyütülen filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri incelenmiştir. SnO2 filmlerinin kalınlıkları spektroskopik elipsometri ölçümlerinden belirlenmiştir. Filmlerin x-ışını kırınım desenleri incelendiğinde, numunelerin polikristal yapıda oluştuğu ve taban sıcaklığı artışının filmlerin yapısal özelliklerini iyileştirdiği sonucuna ulaşılmıştır. Yüksek geçirgenlikteki SnO2 yarıiletken filmlerinin optik özellikleri incelenmiş, direkt bant geçişine sahip oldukları saptanmıştır. Taban sıcaklığının 300 °C'den 500 °C'ye çıkması ile yasak enerji bant aralığının 3.95 eV'dan 3.71 eV'a azaldığı belirlenmiştir. Filmlerin optik spektrum ölçümlerinden kırılma indisi, sönüm katsayısı, dielektrik sabiti ve optik taşıyıcı konsantrasyonu gibi bazı optik parametreleri hesaplanmıştır. Alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ile filmlerin yüzey topografileri incelenmiştir. Bu görüntülerde 350 °C taban sıcaklığının üzerinde elde edilen filmlerin yüzeye iyi tutunduğu, homojen bir dağılım sergilediği ve taneli bir yapılanmanın varlığı dikkati çekmiştir. Tüm sonuçlar optoelektronik aygıt teknolojisi uygulamaları açısından değerlendirilmiş ve taban sıcaklığının her bir fiziksel özellik üzerinde önemli bir etki yarattığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, SnO2 films which belong to IV-VI group binary compounds have been produced by spray pyrolysis technique at substrate temperatures of 300 °C, 350 °C, 400 °C, 450 °C and 500 °C. To investigate the effect of substrate temperature on the physical properties of SnO2 semiconductor films, the structural, morphological and optical properties of the growth films have been investigated. Thicknesses of the SnO2 films have been measured by spectroscopic ellipsometry. X-ray diffraction studies showed that the samples have polycrystalline nature and the increasing of substrate temperature improves the structural properties of the films. Optical properties have been investigated and the highly transparent SnO2 films were found to have a direct band gap structure. It is obtained that the optical band gap decreases from 3.95 to 3.71 eV as the substrate temperature increases from 300 °C to 500 °C. Some optical parameters such as refractive index, extinction coefficient, dielectric constant and optical carrier concentration have been calculated from optical investigation. The surface topography of the films have been examined by field emission scanning electron microscope (FESEM). In these images, good adhesion onto substrate, a homogeneous distribution and existence of a granular structure on the surface have been noticed for the films obtained up to 350 °C. All of the results have been appreciated in point of view of optoelectronic device technology and it has been concluded that substrate temperature has a noticeable affect on each physical property.