Biyolojik Yöntem ile GO Katkılı Al/(Biyo-ZnO)/pSi Schottky Diyotların Üretimi ve Elektriksel Karakterizasyonu
Biyolojik Yöntem ile GO Katkılı Al/(Biyo-ZnO)/pSi Schottky Diyotların Üretimi ve Elektriksel Karakterizasyonu
Yazar: Kırkbınar, Mine; Çalışkan, Fatih
Dergi: Duzce University Journal of Science and Technology, Vol. 11 No. 3, 2022
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Grafenoksit,Çinkooksit,Schottky Diyotlar

Biyolojik sentez yöntemi, kimyasal ve fiziksel yöntemlerin aksine toksik kimyasallar ve yüksek enerji gerektirmediği için zararsız, düşük maliyetli  ve kolay uygulanabilir bir yöntemdir. Biyolojik sentez yöntemiyle nano boyutlu metaloksitler ve metaloksit olmayan tozlar üretilebilmektedir. Metaloksitler içerisinde yer alan çinkooksit (ZnO) elektriksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle sağlık, elektronik ve yarıiletken cihazlar gibi geniş bir kullanım alanına sahiptir. ZnO birçok yöntemle üretilebileceği gibi biyolojik yöntemle de üretilebilmektedir. ZnO geniş bant aralığı, yüksek bağlanma enerjisi ve UV ışığa duyarlılığı nedeniyle elektronik ve optik sektörü için araştırmacıların ilgisini çekmektedir. ZnO film kaplamalarda hızlı elektron-deşik rekombinasyonu nedeniyle yapıya farklı malzemelerin dop edilmesi ile yük taşıyıcı konsantrasyonu arttırılarak elektriksel özellikler geliştirilebilmektedir. Bu çalışmada biyolojik sentez yöntemi ile ZnO tozu ve Hummer metodu ile grafenoksit (GO) sentezlenmiştir. Elde edilen nihai tozlar sol jel yöntemiyle solüsyon haline getirilmiş ve silisyum altlıkların yüzeyine döndürme kaplama yöntemi ile kaplanmıştır. Kaplama işlemi 3000 dv/dk 30 saniyede gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan ince film kaplamalar için alüminyum (Al) ohmik ve doğrultucu kontaklar fiziksel buhar biriktirme (PVD) yöntemiyle kaplanmıştır. Kaplamalar morfolojik ve kimyasal olarak taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ve X-ışını kırınım (XRD) ile karakterize edilmiştir. Kesitten alınan FESEM görüntüleri, kaplama kalınlığının ortalama 200 nm olarak elde edildiğini ve yüzey görüntüsü, homojen kaplama yapıldığını göstermektedir. EDS analizi ile yüzeyde GO’dan kaynaklanan C, O atomları ve ZnO’dan kaynaklanan Zn, O atomları tespit edilmiştir. Elektriksel karakterizasyon için karanlık ortamda Keıthley 2400 cihazında ±4 V aralığında akım-voltaj (I-V) analizi yapılmıştır. Elde edilen verilerden  ideal parametrelere sahip Shottky diyotun GO katkılı biyolojik sentezle üretilmiş ZnO kullanılan (Al/(Biyo-ZnO:GO)/pSi) diyot olduğu belirlenmiştir.

Biyolojik sentez yöntemi, kimyasal ve fiziksel yöntemlerin aksine toksik kimyasallar ve yüksek enerji gerektirmediği için zararsız, düşük maliyetli  ve kolay uygulanabilir bir yöntemdir. Biyolojik sentez yöntemiyle nano boyutlu metaloksitler ve metaloksit olmayan tozlar üretilebilmektedir. Metaloksitler içerisinde yer alan çinkooksit (ZnO) elektriksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle sağlık, elektronik ve yarıiletken cihazlar gibi geniş bir kullanım alanına sahiptir. ZnO birçok yöntemle üretilebileceği gibi biyolojik yöntemle de üretilebilmektedir. ZnO geniş bant aralığı, yüksek bağlanma enerjisi ve UV ışığa duyarlılığı nedeniyle elektronik ve optik sektörü için araştırmacıların ilgisini çekmektedir. ZnO film kaplamalarda hızlı elektron-deşik rekombinasyonu nedeniyle yapıya farklı malzemelerin dop edilmesi ile yük taşıyıcı konsantrasyonu arttırılarak elektriksel özellikler geliştirilebilmektedir. Bu çalışmada biyolojik sentez yöntemi ile ZnO tozu ve Hummer metodu ile grafenoksit (GO) sentezlenmiştir. Elde edilen nihai tozlar sol jel yöntemiyle solüsyon haline getirilmiş ve silisyum altlıkların yüzeyine döndürme kaplama yöntemi ile kaplanmıştır. Kaplama işlemi 3000 dv/dk 30 saniyede gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan ince film kaplamalar için alüminyum (Al) ohmik ve doğrultucu kontaklar fiziksel buhar biriktirme (PVD) yöntemiyle kaplanmıştır. Kaplamalar morfolojik ve kimyasal olarak taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ve X-ışını kırınım (XRD) ile karakterize edilmiştir. Kesitten alınan FESEM görüntüleri, kaplama kalınlığının ortalama 200 nm olarak elde edildiğini ve yüzey görüntüsü, homojen kaplama yapıldığını göstermektedir. EDS analizi ile yüzeyde GO’dan kaynaklanan C, O atomları ve ZnO’dan kaynaklanan Zn, O atomları tespit edilmiştir. Elektriksel karakterizasyon için karanlık ortamda Keıthley 2400 cihazında ±4 V aralığında akım-voltaj (I-V) analizi yapılmıştır. Elde edilen verilerden  ideal parametrelere sahip Shottky diyotun GO katkılı biyolojik sentezle üretilmiş ZnO kullanılan (Al/(Biyo-ZnO:GO)/pSi) diyot olduğu belirlenmiştir.