Theses supervised by Prof. Dr. Ramazan Esen
13 theses · Çukurova University
Yarıiletkenlerde fotoiletkenlik ölçümleri ve modellemesi
Bu çalışmada, kimyasal depolama metodu ile yapılan CdS ince film örneğinin fotoiletkenliğine, sıcaklığa bağlı olarak iletkenliğinin değişimine bakılmıştır. Ayrıca, CdS ince filminin aktivasyon enerjisi hesaplanmış,filmin elektriksel (Ea, p) ve optik özellikleri (%T, a, Eg) incelenmiştir. Anahtar kelimeler: Kimyasal Depolama Metodu, CdS, Aktivasyon enerjisi
ZnO ince filmlerinin eldesi ve aygıt üretimi için parametrelerinin optimizasyonu
ZnO yarıiletken ince filmler atmalı filtreli katodik vakum ark depolama sistemiyle cam ve silikon alt tabanlar üzerine oda sıcaklığında depolandı. Filmlerdeki kristal boyut ve kristallografik yapı X-ışını kırınım yöntemiyle belirlendi. Tüm filmlerin (002) boyunca tercih edilen bir yönde ve vurtzit formda kristalize olduğu görüldü. ZnO yarıiletken ince filmlerin optik özellikleri, UV-görünür spektrometreden alınan veriler yardımıyla zarf metodu yöntemi kullanılarak belirlendi. Tavlama sıcaklığı artarken filmlerin optiksel bant aralığı ve soğurma katsayısının arttığı, buna karşılık olarak kırılma indisinin azaldığı gözlenmiştir. Atmalı katodik vakum ark yöntemi ile cam alt taban üzerine büyütülen ZnO ince filmlerin en iyi tavlama sıcaklığı, optik ve yapısal özellikleri göz önüne alınarak 600 °C olduğu bulundu. Yüksek nitelikli geçirgen, iletken ZnO yarıiletken ince filmlerin yapısal, optiksel ve elektriksel özellikleri farklı oksijen basınçları ve farklı kalınlıklarda çalışıldı. Oksijen basıncı ve kalınlığın artması ile filmlerin yapısal, optiksel ve elektriksel özelliklerinin değiştiği görüldü. ZnO ince filmlerin görünür bölgede ortalama geçirgenliği %90 civarında bulundu. Anahtar Kelimeler: ZnO, Katodik Vakum Ark Depolama Yöntemi, Optiksel, Yapısal ve Elektriksel Özellikler
Atmalı filtreli katodik vakum ark depolama yöntemi ile p-tipi ZnO (çinko oksit) üretimi ve yapısal özellikleri
Atmalı Filtreli Katodik Vakum Ark Depolama (PFCVAD) sistemi kullanılarak cam alt tabanlar üzerine oda sıcaklığında çinko nitrür ince filmler üretildi. Bu örneklerin farklı sıcaklıklarda tavlanmasıyla p-tipi ZnO (Çinko Oksit) ince filmler elde edildi. Elde edilen p-tipi ZnO (Çinko Oksit) ince filmlerin optik ve yapısal özellikleri belirlenerek tartışıldı.
Atmalı filtreli katodik vakum ark depolama yöntemiyle çinko nitrür (Zn3N2) üretimi ve optiksel özellikleri
Bu çalışmada Atmalı Filtreli Katodik Vakum Ark Depolama yöntemi ile Zn3N2 ince filmler oda sıcaklığında cam ve silisyum olmak üzere iki ayrı alt taban üzerine aynı kalınlık farklı basınçlarda ve aynı basınç farklı kalınlıklarda üretildi. Elde edilen filmlerin optik ve yapısal özelliklerinin kalınlık ve basınç değişiminden nasıl etkilendiği araştırıldı.
P-tipi çinko oksit (ZnO) yarıiletken ince filminin atmalı katodik vakum ark depolama yöntemi ile elde edilmesi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada atmalı katodik vakum ark depolama sistemi kullanılarak cam alt tabanlar üzerine depolanan ZnxNy filmlerinin oksidasyonu ile N katkılı ZnO ince filmler elde edilmiştir. Tavlama sıcaklığının depolanan ZnxNy ince filmlerinin yapısal, elektriksel ve optiksel özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bundan başka, N katkılı ZnO filmler O2-N2 karışım atmosferinde cam alt tabanlar üzerine depolanmışlardır. Elde edilen filmlerin 450 °C' de tavlanmasıyla p-tipi ZnO:N ince filmler elde edilmiştir. O2'nin N2' ye oranının elde edilen ve tavlanan filmlerin elektriksel ve optiksel özellikleri üzerindeki etkisi çalışılmıştır. Ayrıca, n-tipi (100) yönelimli tek kristal silisyum alt tabakaları üzerine, ZnxNy ve 5/3' lük O2/N2 oranıyla ZnO:N filmleri depolanmıştır. Elde edilen bu filmler p-ZnO/n-Si heteroeklem yapılar elde etmek için 450 °C' de 1 saat tavlanmışlardır. Bu yapıların akım-gerilim (I-V) karakteristikleri oda sıcaklığında ölçülmüştür.
Elektron siklotron rezonans mikrodalga plazma (ECR-MP) sisteminin optimizasyonu
Bu çalışmada, Elektron Siklotron Rezonans Mikrodalga Plazma (Electron Cyclotron Resonance Microwave Plasma, ECR-MP) sistemi gerçekleştirildi. Sistemin güç ve gaz akış oranı değiştirilerek plazma oluşma ve stabilizasyon koşulları belirlendi. Bu sistem kullanılarak cam alt tabanlar üzerine oda sıcaklığında karbon (C) bazlı yarıiletken ince filmler üretildi. Plazma oluşumu için metan (CH4) gazı kullanıldı. Bu filmler üretilirken, en iyi filmi üretmek için sistemin güç, basınç ve gaz akış oranı değerleri optimize edildi. Elde edilen karbon bazlı yarıiletken ince filmlerin optik ve elektriksel özellikleri incelendi.
Elektron siklotron rezonans mikrodalga plazma (electron cyclotron resonance mıcrowave plasma, ECR-MP) sistemi ile yarı iletken karbon bileşiklerinin üretilmesi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, Karbon bazlı yarıiletken ince filmler cam ve silisyum alttabanlar üzerine Elektron Siklotron Rezonans Mikrodalga Plazma (ECR-MP ) yöntemi ile depolandı. Plazma oluşumu için metan (CH4) gazı kullanıldı. Filmlerin optiksel, elektriksel, yapısal ve yüzey özellikleri belirlendi. Ek olarak, üretilen filmler üzerindeki tavlama etkisi araştırıldı. Tavlama sıcaklığı arttırılarak, elde edilen ince fimlerin optik özelliklerinin değişimine bakıldı. Her bir tavlama işleminden sonra Perkin-Elmer UV/VIS Lamda 2S (190-1100 nm) spektrofotometresi kullanılarak dalga boyu-geçirgenlik grafikleri çizildi. Geçirgenlik ve soğurma verileri ile soğurma kenarı, enerji bant aralığı gibi optik parametreleri hesaplandı. Elde edilen ince filmlerin yasak bant aralığının yaklaşık olarak 4.2 eV civarında olduğu saptandı ve tavlama ile birlikte yasak enerji aralığının azaldığı gözlendi. Ayrıca, üretilen karbon ince filmlerin yapısal özellikleri X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemi, moleküler yapısı infrared (IR) spektrofotometresi ile yüzey morfolojisi ise Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanılarak belirlendi.
Pfcvad sistemi ile üretilen n ve p tipi zno ince filmlerin fotoiletkenlik özelliklerinin karşılaştırılması
Bu çalışmada, n ve p tipi ZnO ince filmler, Atmalı Filtreli Katodik Vakum Ark Depolama (PFCVAD) yöntemi ile cam alt tabanlar üzerine oda sıcaklığında elde edilmiştir. Azot Katkılı ve katkısız ZnO (N:ZnO ve ZnO) ince filmler üç seri ince film şeklinde incelemiştir. Birinci seride ısısal oksidasyon ile n ve p tipi ZnO ince filmler elde edilip karakterizasyonu yapılırken ikinci ve üçüncü seri ince filmler daha yüksek oksijen ve azot gaz akış oranlarında üretilerek karakterizasyonu üzerinde durulmuştur. Elde edilen yarıiletken ince filmlerin optiksel, yapısal, elektriksel, yüzey ve fotoiletkenlik özellikleri belirlenmiş ve tartışılmıştır.
Sers raman amaçlı altın ve gümüş kaplı alttabanlar üretimi ve MW ECR (mikrodalga elektron siklotron rezonans) yöntemiyle üretilmiş DLC ince filmlerde uygulanması
Bu çalışmada, DLC ince filmler cam, altın (Au) ve gümüş (Ag) nanoparçacıklar kaplı alttaban üzerine MW ECR plazma depolama sistemi ile üretildi. Filmlerin üretimi MW gücü basınç ve gaz akış oranı değiştirilerek oda sıcaklığında üretildi. Plazma oluşumu için metan (CH4) gazı kullanıldı. Optik özellikleri (geçirgenlik ve soğurma verileri ile soğurma kenarı, enerji bant aralığı) hesaplandı ve filmlerin yüzey morfolojisi AFM ile yapısal özellikleri XRD ile belirlendi. Filmlerin moleküler yapısı infrared (IR) spektrofotometresi ve titreşimsel özellikleri Raman spektrometresi ile belirlendi. Ayrıca Au ve Ag kaplı alttabanlar üzerine üretilen DLC ince filmlerinin SERS özellikleri ve güçlendirme faktörleri (EF) hesaplandı.
Karbon nitrür ince filmlerin üretilmesi ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesi
Bu çalışmada elektron siklotron rezonans kimyasal buhar depolama (ECR-CVD) sistemi kullanılarak oda sıcaklığında (25°C) cam ve silisyum alt tabanlar üzerine amorf karbon nitrür (a-CNx) ince fimler sentezlenmiştir. a-CNx filmler çeşitli CH4/N2 gaz akış oranlarında depolanarak karbonla bağ yapan azot miktarının artırılması hedeflenmiştir. Elde edilen karbon nitrür ince filmlerin optiksel, yapısal, elektriksel ve yüzeysel özellikleri belirlenmiş ve tartışılmıştır.
Atmalı filtreli katodik vakum ark ile üretilen karbon filmlerin yapısı ve özellikleri
Bu çalışmada atmalı filtreli katodik vakum ark depolama (PFCVAD) sistemi ile cam alt tabanlar üzerine karbon filmler depolanmıştır. Karbon plazma kaynağı olarak yüksek saflıkta grafit çubuk kullanılmıştır. En iyi filmi üretmek için argon gazı altında, argon gazı olmadan farklı atımlarda ve farklı yüksekliklerde üretimler yapılmıştır ve özellikleri incelenmiştir. Elde edilen filmlerin optik özellikleri (optik soğurma katsayısının spektral değişimi, yasak enerji aralığı) spektrometre ile ölçülüp, hesaplanmıştır.
Çinko oksit nanoşeritlerin elektriksel ve optik özelliklerinin incelenmesi
Farklı büyüklüklerde birim hücrelerden oluşan tek tabakadan oluşan hekzagonal çinko oksit nanoşeritlerde ve bu şeritlerin oksijen ve çinko boşlukları içeren yapılarında iletkenlik, yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) ve dengedışı Green fonksiyonları; durum yoğunluğu (DOS), soğurma katsayıları ve kırılma indisleri DFT+1/2 ve Kubo-Greenwood formülü kullanılarak hesaplandı. ZnO, geniş ve doğrudan optik bant aralığına sahip bir malzemedir. Zn atomun 3d orbitali, DFT hesaplarında, optik bant aralığının beklenenden çok düşük çıkmasına neden olur. DFT+1/2, ZnO optik bant aralığının daha doğru hesaplanmasında kullanılan başarılı bir yöntemdir.
Effects of electric field on the properties of carbon-based thin films deposited by electron cyclotron resonance microwave plasma (ECR-MP) system
In this study, carbon-based semiconductor thin films were deposited on glass and silicon substrates by electron cyclotron resonance microwave plasma chemical vapor deposition (ECR-MP CVD) system. Methane (CH4) gas was used as a carbon plasma source. Hydrogenated silicon- carbide thin-films (SixCy: H) (taking substrate as Si source) obtained for the first time. The optical and structural properties of the produced films were measured by spectrophotometer, Raman spectroscopies, X-ray diffractometer and atomic force microscopy (AFM). An external electric field was applied to the plasma during deposition some of the films that will help in optimizing the deposition. The influences of the applied bias voltage on the film properties were investigated. The effects of the deposition pressure on optical properties were also discussed. The results indicate that the band gap energy increases with increasing the deposition pressure while it decreases as the applied voltage increases. The optical transmission ratio decreases in the presence of the electric field. C and H ions with different q/m ratios result in different C/H film regions. The biased deposited films were more crystalline and more ordered structure as compared to unbiased films. Keywords: Carbon thin films, CH4, ECR-MP CVD, Band gap energy