Kimyasal püskürtme yöntemi ile büyütülen çinko oksit filmlerin yapısal ve optiksel özellikleri üzerine borik asidin etkisinin incelenmesi

ZnO hem mikroelektronik, hem de optoelektronik uygulamalarda çok ilgi çeken, önemli bir materyaldir. 3,37 eV direkt enerji aralığına sahip, geniş yasak bantlı bir oksit yarıiletkendir. Bunun sonucu olarak, banttan banda geçişler sebebiyle ZnO film, UV radyasyonunu soğurur. Bundan dolayı yarıiletken oksit ince filmler özellikle güneş pilleri, LCD (Liquid Crystal Display)'ler ve ısı aynaları gibi uygulamalarda sıklıkla kullanılır. ZnO ayrıca, yarıiletken çoklu katmanlarda, fototermal çevrim sistemlerinde, gaz sensörlerinde ve optik pozisyon sensörlerinde kullanılır. Sunulan bu tez çalışmasında, güneş hücrelerinin üretiminde kullanıma çok uygun, düşük maliyetli ve geniş alanlara uygulanabilir bir teknik olan kimyasal püskürtme tekniği ile 450oC sıcaklıktaki alt tabanlara Bor kaynağı olarak Borik asit (H3BO3) kullanarak Bor katkılı ZnO filmler hazırlanmıştır ve bu filmlerin özellikleri Bor konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. X-Ray analizi ile filmlerin hekzagonal yapı ile uyumlu polikristalin olduğu ve (002) yönünde bir oryantasyonu tercih ettiği belirlenmiştir. Optik bant aralığının, katkısız ve Bor katkılı ZnO filmlerde 3.46 dan 3.29 eV a değiştiği saptanmıştır. Filmlerin Borik asit konsantrasyonuyla ilişkili, enerji bant aralığında ve yapısal özelliklerinde gözlemlenen değişiklikler detaylı olarak tartışılmıştır. Sunulan bu tez çalışmasında, kimyasal püskürtme yöntemi ile elde edilen katkısız ve Bor katkılı ZnO filmlerin yapısal ve optiksel özelliklerinin güçlü bir şekilde Bor konsantrasyonuna bağlı olduğu belirlenmiştir. Özellikle, ZnO filmler arasında en iyi kristal yapıdaki film, %1,0 (B/Zn) katkı oranında görülmüştür. Elde edilen bu film, polikristalin yapıya sahip olduğu ve (002) boyunca iyi tanımlanmış mikroyapılar ile tercihli oryantasyonu gösterdiği belirlenmiştir. Bor katkısı (% 1,0'de) kristalite düzeyinin arttığı saptanmıştır. Fakat yüksek katkı konsantrasyonlarında (%3,0 ve %5,0) filmlerin kristalizasyon düzeyleri, filmlerin yapısal özelliklerini etkileyen yapı içindeki kusurlar olarak bilinen tanecik sınırlarından dolayı en düşük olduğu belirlenmiştir. XRD analizleri ile Bor konsantrasyonunun ZnO filmlerin kristal ve yapısal özellikleri üzerinde önemli rol oynadığı ve %1,0 Bor konsantrasyonunun en uygun Bor miktarı olduğu sonucuna varılmıştır.