Yarı iletken ince filmler
64 theses under this subject heading
Galyum katkılı çinko-oksit ince filmlerin özelliklerine sıçratma gücünün ve kaplama sonrası uygulanan ısıl işlemin etkileri
Saydam iletken oksit filmler (SİO) günümüzde birçok farklı teknolojik çalışmada kullanım alanı bulunan malzemelerdir. Gösterdikleri özelliklere göre düzlemsel güneş pillerinde, düşük emisyonlu pencere camlarında, saydam ısı yansıtıcılarda, elektriksel perde uygulamalarında ve dokunmatik ekran teknolojilerinde kullanılabilirler. Ticari olarak günümüze kadar sıklıkla kullanılmış olan kalay oksit (SnO2) ve indiyum-kalay oksit (ITO) gibi ince filmlere alternatif oluşturan Çinko oksit (ZnO) fimler yakın zamanda kullanılmaya başlanmıştır. ZnO filmlere alüminyum, galyum, magnezyum ve indiyum gibi katkı elementleri ilave edilebilmektedir. Katkı elementlerinin etkisiyle ZnO filmlerin taşıyıcı yoğunlukları arttırılarak filmin elektriksel özellikleri iyileştirilmektedir. SİO filmlerin büyütülmesi aşamasında film özelliklerine etki eden belli başlı parametreler vardır. Bu parametrelerden sıçratma gücü, gaz basıncı, hedef-altlık mesafesi ve kaplama sıcaklığı başlıcalarıdır. Kullanım alanına uygun olarak istenen özelliklerin iyileştirilmesi adına saydam iletken oksit filmlere büyütme işlemi sonrasında bazı ek işlemler uygulanabilmektedir. Isıl işlem ve yüzey pürüzlendirme işlemi bu işlemlerin başlıcalarıdır. Isıl işlem uygulamasında ince filmin yapısı sıcaklık etkisiyle değişim göstermektedir ve uygun sıcaklık, süre ve ortam koşullarında elektriksel, optik ve özellikler iyileşme göstermektedir. Bu çalışmada öncelikle sıçratma gücünün ZnO:Ga ince filmin elektriksel, optik ve yapısal özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirilip uygun sıçratma gücü belirlendikten sonra bu sıçratma gücünde büyütülen ZnO:Ga ince filmlerin optik, elektriksel ve yapısal özelliklerine büyütme işlemi sonrasında uygulanan ısıl işlemin etkisi incelenmiştir. Uygulanan ısıl işlemin ZnO:Ga ince filmin elektriksel, optik ve yapısal özelliklerine etkisinin incelenmesine yönelik gerçekleştirilen deneyler farklı sıcaklık ve sürelerde vakum ortamında yapılmıştır. 5 farklı sıçratma gücünde büyütülen ZnO:Ga ince filmler içerisinden elde edilen özellikler bakımından en uygun olan sıçratma gücü seçilmiştir. Daha sonra seçilen sıçratma gücünde büyütülen filmlere 150-250-350-450oC'de her sıcaklık değeri için 2 saat vakum ortamında ısıl işlem uygulanmıştır. Farklı sıcaklıklarda uygulanan ısıl işlemler sonucunda özellikler bakımından uygun olarak seçilen sıcaklıkta (2500C) 1 saat ve 3 saat olmak üzere ısıl işlem uygulanmıştır. Yapılan tüm işlemlerden sonra elde edilen en uygun sıçratma gücü 1,2kW ısıl işlem sıcaklığı 250oC ısıl işlem süresi de 2 saat olarak belirlenmiştir. Seçilen ısıl işlemin seçilen sıçratma gücünde en iyi sonucu verdiğini teyit etmek amacıyla sıçratma yapılan 5 farklı güce 250oC 2 saat vakum ortamında ısıl işlem yapılmıştır. Büyütülen ZnO:Ga ince filmlerin karakterizasyonunda birçok farklı teknik kullanılmıştır. Film kalınlıkları yüzey profilometresi ile ölçülürken ilk aşamadaki özdirenç değerleri 4 uçlu ölçüm probu ile ölçülmüştür. Optik geçirgenlik değerleri spektrofotometre ile ölçülmüştür. Yüzey pürüzlülükleri atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile belirlenmiştir. Yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenmiştir. Filmlerin elektriksel özellikleri Hall etkisi ölçüm cihazı ile ölçülmüştür. SİO filmlerde verimliliği değerlendirmek için "figure of merit" olarak adlandırılan Ortalama optik geçirgenliğin özdirenç değerine oranıyla hesaplanmıştır. Farklı sıçratma güçlerinde büyütülen filmlerde değişen güç ile beraber elektriksel ve optik özellikler de değişmiştir. En yüksek optik geçirgenlik değeri 1,2kW sıçratma gücünde yapılan kaplamada %67 olarak ölçülmüştür. Yine aynı sıçratma gücünde en düşük özdirenç değeri ve en düşük yüzey pürüzlülüğü elde edilmiştir. Isıl işlem deneyleri sonucunda ise ZnO:Ga filmlerin özdirenç değerleri 3x10-4 ohm.cm değerlerine kadar ulaşırken %optik geçirgenlik değerleri >%77 değerlerinde ölçülmüştür. Bant aralığı değerleri 3,77eV'dan 3,92'ye çıkmıştır. En düşük özdirenç, en yüksek geçirgenlik, uygun yüzey pürüzlülüğü, yüksek taşıyıcı hareketliliği ve yüksek taşıyıcı yoğunluğu değerleri 1,2kW sıçratma gücünde büyütülen ve 250oC'de 2 saat boyunca vakum ortamında ısıl işlem uygulanan ZnO:Ga ince filmde elde edilmiştir.
Nano ölçekli Vanadyum Oksit ince filmlerde elektriksel özelliklerinin ve 1/f gürültüsünün karakterizasyonu
Vanadyum Oksit (VOx), sıcaklıkla yarı iletken fazdan iletken faza geçiş göstermektedir ve mikroelektromekanik (MEMS) aygıtlarda kullanılmaktadır. Yüksek TCR (direncin sıcaklık sabiti) değeri, düşük elektriksel gürültüsü ve düşük elektriksel direnç (R) değerlerine sahip olması nedeniyle Vanadyum Oksit bu alanda ön plana çıkmaktadır. Endüstriyel uygulamalardaki Vanadyum Oksit ince filmlerle yapılan çalışmalarda filmlerin elektriksel gürültüsü minimize edilmek istenmektedir. Bu yüksek lisans tezi kapsamında, endüstriyel uygulamalar için istenilen elektriksel direnç ve TCR değerine sahip Vanadyum Oksit ince filmleri elde etmek amacıyla üretim parametrelerinin etkisi incelenmiş, uygun elektriksel direnç ve TCR değerleri için üretim parametreleri optimize edilmiştir ve üretilen filmlerin yapısal özellikleri X-Işını Yansıması ve Kırınımı teknikleri ile incelenmiştir. En uygun elektriksel direnç ve TCR değeri elde edilen üretim parametreleri ile filmler parmak yapıda şekillendirilen elektrotlar üzerine kaplanarak, elektriksel ve 1/f elektronik gürültü özellikleri incelenmiştir.
CdS üzerine MgF2 temelli yansıma önleyici ince film kaplamaların üretilmesi ve karakterizasyonu
Optoelektronik uygulamalarda yansıma kayıplarını önlemek için ince film kaplama çalışmalarından yararlanıldığı bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, farklı kırılma indislerine sahip malzemeler kullanılarak yansıma önleyici ince film yapıların geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) yöntemi kullanılarak, cam alttaşlar üzerine II-IV grubu yarıiletken bileşiği olan Kadmiyum Sülfür (CdS) ve bir toprak alkali metal florürü olan Magnezyum Florür (MgF2) ince filmlerinin büyütülmesi gerçekleştirilmiştir. İnce film yapıların yansıma önleyici özelliklerinin belirlenebilmesi için, cam alttaştan daha yüksek kırılma indisine sahip CdS üzerine, cam alttaştan daha düşük kırılma indisine sahip MgF2 kaplama malzemesi olarak tercih edilmiştir. Farklı kalınlıklarda üretilen çift katmanlı yansıma önleyici ince film kaplamaların yapısal, optik ve morfolojik özellikleri, X-Işınları Kırınımı (XRD), UV-vis spektrofotometre, Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) ve Alan Etkili Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) yardımıyla incelenmiştir. Analizler sonucunda, CdS ince filmler üzerine ikinci katman olarak büyütülen MgF2 ince film yapının optik yansıma kayıplarını görünür bölgede %30'a kadar azalttığı ve buna bağlı olarak geçirgenliği arttırdığı gözlenmiştir. Ayrıca yapılar ayrı ayrı tavlanmış ve tavlamanın optik kayıpları azaltmada etkisinin olup olmadığı araştırılmıştır.
TiO2/Cu2O ince film fotovoltaik hücrelerin karakterizasyonu
Photovoltaic cells (PVs) generate electricity by using sunlight. Although they have been known since years, they have recently been famous with increasing renewable energy demand. Nowadays, silicon solar cells are mostly used. But to achieve lower cost and improve manufacturing for large scale, different kind of PVs should be established. While PVs' demand grow, new materials should be supplied. In this perspective Cu2O is an attractive material as an absorber and TiO2 is known as a large band gap semiconductor. When these two semiconductors are brought together, a p-n junction is created which is promising as a solar cell. In this thesis, TiO2/Cu2O thin film PV characterization was studied. Characterization focused on optical properties of thin films as transmittance, absorbance, band gap values and behaviors under illumination related with their structural properties. Thin film deposition was processed by pulsed laser deposition method. In the first part, variable temperatures, pressures and transparent conductive layers were used to achieve anatase crystal phase for TiO2 layer. Under 0.4 mbar oxygen pressure and 350°C, 450°C, 550°C temperatures, thin film samples were deposited on FTO substrates. The XRD results showed that as-deposited films were amorphous so films were subjected to annealing process and anatase-rutile transformation was observed. Band gap values decreased after annealing; 3.45-3.29 -3.15 eV, respectively. Under 500°C deposition temperature and 0.05 mbar, 0.2 mbar oxygen pressures, thin films were deposited on ITO substrates. XRD results showed that as-deposited films were anatase+rutile mixed phase and anatase phase, under these pressures. Band gaps were 3.28-3.33 eV respectively. Second part was obtaining the Cu2O phase by adjusting the oxygen partial pressure. Under 0.2 mbar Ar atmosphere and 2x10-4mbar-2x10-2 mbar oxygen partial pressures, samples were deposited on TiO2 layers which were growth on FTO. Third part was applying the individual layer deposition parameters to overall photovoltaic cell. Overall PV structure was poor anatase and Cu2O phases. To investigate the electrical properties of photovoltaic cells, an illumination set-up was arranged. Set-up properties and sample response results under illumination were discussed in the results part. Key words:Photovoltaic cells, semiconductor, p-n junction, thin film, transmittance, absorbance, band gap.
Kimyasal depolama yöntemiyle elde edilmiş MnS ince filmlerin özelliklerine ısısal tavlamanın etkisi
Bu çalışmada, MnS yarıiletken filmleri farklı depolama sürelerinde ve farklı sıcaklıklarda (27-40-50-60-70-80 oC) cam alttabanlar üzerine kimyasal depolama yöntemiyle elde edilmiştir. X-ışını kırınım desenlerinden filmlerin kristal ve hekzagonal yapıda oldukları saptanmıştır. Absorpsiyon spektrumu ölçümlerinden filmlerin doğrudan bant aralığına sahip olduğu ve yasak enerji aralığının 3.7-3.9eV arasında değiştiği belirlenmiştir. I-V ölçümlerinden ohmik iletim mekanizması gözlenmiştir. Filmlerin elektriksel iletkenlik değerleri (1-8).10-6(?.cm)-1 arasındadır. Elde edilen filmler 100-200-300-400-500 ºC'de azot ortamında bir saat tavlama işlemine tabi tutulmuş ve tavlamanın optiksel ve yapısal özellikler üzerine etkisi araştırılmıştır. Sıcaklığa bağlı akım ölçümlerinden aktivasyon enerjileri 0.2-0.58 eV bulunmuştur.
Cu2O ince filmlerin fiziksel özellikleri üzerinde NaOH molar konsantrasyonunun etkisi
Bu çalışmada, Cu2O ince filmleri NaOH farklı molar konsatrasyonlarında (1 M, 2 M ve 4 M) ve farklı alttabanlar (cam ve ITO) üzerinde 60 °C depolama sıcaklığında 30'ar daldırma döngüsünde Ardışık Iyonik Tabaka Adsorpsiyon ve Reaksiyonu (SILAR) yöntemi ile hazırlandı. Cu2O ince filmlerin özellikleri (yapısal, morfolojik ve optik) NaOH molar konsantrasyonuna ve alttabanlara bağlı olarak incelendi. Cu2O ince filmlerin X-ışını kırınımı analizlerinden; filmlerin kristalleşmesinin NaOH molar konsantrasyonuna ve alttabanlara bağlı olduğu tespit edildi. Elde edilen tüm filmlerin (111) düzlemi boyunca tercihli bir yönelim gösterdiği ve kübik fazda polikristal yapıda oldukları görüldü. NaOH konsatrasyonunun artışı ile filmlerin kalınlık değerlerinin arttığı ve buna bağlı olarak oda sıcaklığındaki geçirgenlik ( %T ) değerlerinin azaldığı görüldü. NaOH konsatrasyonunun ve alttabanların Cu2O ince filmlerin FE-SEM görüntülerinde ve oda sıcaklığındaki optik özelliklerinde önemli sayılabilecek değişiklikler sağladığı görüldü.
Tekli RF plazma metodu ile üretilmiş amorf hidrojenlenmiş karbon ince filmlerin optik bant aralıklarının plazma akış hızına bağlı incelenmesi
Bu çalışmada, 0,2 torr plazma kazanı basıncı altında 15 dakika süresince 100 W elektrik gücü kullanılarak 40 MHz frekans altında oluşturulan plazmaya maruz bırakılarak plazma depozisyon tekniği ile üretilen a-C:H ince filmlerin optik bant aralıklarının, kazanda uygulan gaz akış hızı parametresine bağlı değişimi incelenmiştir. Üretilen ince filmlerin kalınlıkları, 2 cm3/dakika akış hızında üretilen ince film için 585 Å, 3 cm3/dakika akış hızında üretilen ince film için 758 Å ve 4 cm3/dakika akış hızında üretilen ince film için ise 684 Å olarak bulunmuştur. Plazma frekansının ince film kalınlığı üzerinde herhangi önemli bir etkisi olmadığı ve benzer şekilde plazma akış hızı ile film kalınlığı arasında doğrudan bir bağlantı kurmanın mümkün olmadığı açığa çıkmıştır. 2, 3 ve 4 cm3/dakika akış hızlarında üretilen ince filmler optik geçirgenlik deneylerine tabi tutulmuştur. Kullanılan ışığın dalgaboyuna ve enerjisine bağlı soğurma katsayıları, her bir akış hızı parametresinde üretilmiş ince film için optik geçirgenlik deneyleri sonucu elde edilen veriler kullanılarak hesaplanmıştır. Soğurma katsayıları kullanılarak yapılan analizler sonucu 2, 3 ve 4 cm3/dakika akış hızlarında üretilen ince filmlerin optik bant aralıkları sırasıyla 1,41 eV, 1,48 eV ve 1,42 eV olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, yine literatürde benzer şartlarda üretilen ince filmler için elde edilen sonuçlar ile kıyaslanmıştır. Üretilen ince filmlerin optik bant aralıklarının gaz akış hızı parametresine nasıl bir bağlılık gösterdiğini açıklayan matematiksel bir eğri denklemi oluşturulmuştur. Bu denklem kullanılarak, günümüz kızılötesi iletişim teknolojisinde kullanılan elektromanyetik dalgalara ait bazı dalgaboyu ve enerji değerlerinde, yüksek verimle çalışması olası olacak cihazlarda kullanılabilecek ince filmlerin hangi üretim şartlarında üretilebileceği öngörülmüştür. Çalışmanın sonunda, ince filmlerin gerçek yaşam uygulamalarında kullanılabilirliğini artırma amaçlı bir çalışma önerisi sunulmuştur.
Tekli RF plazma metodu ile üretilmiş amorf hidrojenlenmiş karbon ince filmlerin (a-C: H) optik bant aralıklarının karakterizasyonu
Bu çalışmada plazma kaplama metodu ile üretilmiş a-C:H ince filmlerin optik bant aralıkları incelenmiştir. Çalışmada kullanılan ince filmler 15 dakika kaplama süresi içerisinde ve 0,2 torr çember basıncı altında üretilmiştir. İnce filmlerin üretiminde kullanılan plazma, farklı numuneler için 40 MHz plazma frekansı altında ve 100, 150 ve 200 W elektrik güçleri altında oluşturulmuştur. Üretilen ince filmlerin kalınlıkları elipsometre cihazı ile sırasıyla 100, 150 ve 200 W elektrik gücü altında üretilen ince filmler için 798, 850 ve 946 Ao olarak bulunmuştur. Analizler sonucu plazma frekansının değiştirilmesinin film kalınlıklarına herhangi önemli bir etkisi olmadığı ve plazma gücünün ve kaplama süresinin artırılmasının ince film kalınlığını artmasını sağladığı ortaya çıkarılmıştır. İnce filmlerin optik özellikleri ışık geçirgenlik deneyleri aracılığı ile incelenerek, 100, 150 ve 200 W elektrik güçleri altında üretilmiş plazmalar tarafından kaplanan ince filmlerin dalgaboyuna ve ışık enerjisine bağlı optik geçirgenlik verileri elde edilmiştir. Bu veriler kullanılarak filmlerin dalgaboyuna bağlı soğurma katsayıları hesaplanmıştır. Soğurma katsayılarından faydalanarak, filmlerin optik bant aralıkları sırasıyla 1,36, 1,23 ve 0,86 eV olarak bulunmuştur. Yapılan analizler sonucu, ince film üretiminde plazma frekansının rolünün önemli olduğu, plazma frekansına uygulanan değişikliklerin doğrudan üretilen filmin bağ yapısını etkilediği ve bunun sonucu olarak optik bant enerjilerinde farklılık meydana getirdiği ortaya çıkarılmıştır. Hesaplamaların sonuçlarından faydalanılarak, ince filmlerin üretim koşullarına bağlı optik bant aralığı değişimleri teorik olarak modellenmiştir. Elde edilen model, bazı bilinen renklerde verimli çalışacak cihazların üretiminde kullanılabilme potansiyeli olan ince filmler için üretim parametrelerinin hesaplanmasında kullanılmıştır.
PTB7:PCBM heteroeklem diyot ve güneş hücresi: üretimi ve karakterizasyonu
Günümüzde gelişen teknoloji ile birlikte yarıiletken kullanımı ve bu teknolojilerin üretilmesi ile ilgili araştırmalar büyük önem kazanmıştır. Son yıllarda, özellikle organik bazlı yarıiletkenler üzerine yapılan araştırmalar oldukça büyük bir paya sahip olmuştur. Organik polimerlerin, yarıiletken teknolojilerinin üretiminde bu kadar ilgi odağı olmasının başlıca sebepleri; düşük sıcaklıklarda çalışma imkanı sunması, düşük maliyetle kolay üretilebilir olmaları ve sonuçta elde edilen elektronik aygıtların yüksek verimliliğe sahip olmalarıdır. Bu doğrultuda yapılan çalışmaların sonucu olarak organik alan etkiliti transistör (OFET), organik ince film transistör (OTFT), Schottky bariyer diyot (SBD) ve organik güneş hücresi (OGH) gibi birçok elektronik cihazın organik polimerler ile üretimi yapılmaktadır. Bu tez kapsamında yeni nesil organik polimer PTB7 ve PCBM katkı malzemesi ile 1:1 ve 2:1 konsantrasyonlarında karıştırılarak metal-polimer-yarıiletken tipi SBD'ler ve OGH'ler üretilmiştir. Üretilen SBD'lerin elektriksel analizleri karanlık, ışık altında ve sıcaklığa bağlı gerçekleştirilen ölçümler sonucunda idealite faktörleri (n), engel yükseklikleri (ΦB), seri dirençleri (Rs), shunt dirençleri (Rsh) ve arayüzey durum yoğunlukları (Nss) incelenerek yapılmıştır. Işık altında yapılan ölçümler 150W güce sahip ışık kaynağı altında yapılmıştır. Sıcaklığa bağlı ölçümler 200K-325K arlığında 25K aralıklarla ölçümler alınarak gerçekleştirilmiştir. Frekansa bağlı ölçümler ise 10kHz – 2MHz ve -10V ile +10V arasındaki gerilimlerde kapasitans-voltaj (C-V) ve iletkenlik-voltaj (G/w-V) ölçümleri ile yapılmıştır. Üretilen OGH'lerin analizleri ise AM 1.5 ışık şiddeti altında yapılan ölçümler ile kısa devre akımı (Isc), açık devre gerilimi (Voc), doluluk faktörü (FF) ve verim (ƞ) değerleri elde edilerek gerçekleştirilmiştir.
Cu2ZnSnS4 (CZTS) tabanlı ince film güneş hücrelerinde film homojenliğinin hücre verimi üzerindeki etkisinin incelenmesi
Bu çalışmanın ilk aşamasında, değişik metalik katman dizilimleri kullanılarak en uygun katman dizilimi belirlendi. İkinci aşamada ise önerilen katman diziliminde (Mo/Cu/Sn/Zn/Cu), Mo/Cu/Sn yapısına uygulanan ön tavlama işleminin Cu2ZnSnS4 (CZTS) bileşiğinin karakteristik özellikleri üzerindeki etkisi incelendi. CZTS ince filmler, molibden (Mo) kaplı cam üzerine DC magnetron ve devamında hızlı tavlama yöntemleri kullanılarak büyütüldü. Mo/Zn/Sn/Cu ve Mo/Cu/Sn/Zn/Cu metalik katman dizilimleri, 500, 550 ve 600 °C değerleri ise sülfürleme sıcaklıkları olarak belirlendi. GDOES verileri, artan sülfürleme sıcaklığının filmin homojenliğini iyileştirdiği ve Mo/Cu/Sn/Zn/Cu katman diziliminin daha iyi sonuçlar verdiğini gösterdi. XRD ve Raman spektrumları CZTS fazı oluşumunun yanında ikincil fazların oluştuğunu ve 600 °C sıcaklıkta sülfürlenen örneklerin kristal kalitesinin daha iyi olduğunu gösterdi. Çalışmanın ikinci kısmında, Mo/Cu/Sn/Zn/Cu katman dizilimindeki Mo/Cu/Sn yapısı 200 ve 380 °C sıcaklıklarda ön tavlama işlemlerine maruz bırakılarak ön tavlama işleminin ve sıcaklığının örnekler üzerindeki etkisi incelendi. XRD ve Raman spektrum verileri CZTS yapısının oluştuğunu gösterdi. GDOES verileri ön tavlama işleminin kimyasal kompozisyon dağılımını iyileştirici yönde etki ettiğini gösterdi. PL ve yasak enerji verileri, ön tavlama işleminin optik özellikler üzerinde önemli bir değişikliğe sebebiyet vermediğini gösterdi. En iyi güneş pili hücre performansı % 2,2'lik verim değeri ile 200 °C ön tavlama işlemine tabi tutulan örneklerde elde edildi.
Molecular beam epitaxy and characterization of doped topological insulators for spintronics and quantum anomalous hall effect applications
Topological insulators are highly valued for their distinctive electronic properties, particularly their topologically protected surface states. Among TIs, Bi2Te3 stands out due to its large bulk band gap. The realization of topologically protected surface states is largely dependent on the quality of deposited thin films. However, the epitaxial growth modes, thickness, and phase segregation of Bi2Te3 and its Sb-doped variant remain inadequately understood. Our study aims to elucidate the effects and importance of growth kinetics on the quality of thin films deposited, including deposition rates, annealing time, substrate temperature, and growth duration. We employed techniques such as X-ray diffraction, X-ray reflectivity, and atomic force microscopy for structural characterization, X-ray photoelectron spectroscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy for electronic characterization, and Raman spectroscopy for optical characterization. We explored two main avenues. First, we investigated the impact of growth rate on strain in Bi2Te3 thin films by varying the flux of deposited material. Second, we examined the effect of doping levels in Sb-doped Bi2Te3. In both investigations, all other growth parameters were kept constant. In our analysis we observed an undesirable secondary phase peak at 015 in both Bi2Te3 and Sb-doped Bi2Te3 films. For Bi2Te3 films, reducing the growth rate nearly eliminated this secondary phase. In Sb-doped Bi2Te3, increasing the Sb flux achieved a similar result. In both cases, pronounced thickness fringes indicated coherence between the film surface and the substrate. Our research underlines the capability of our deposition system to achieve high-quality growth and fine-tuned control over the properties of Bi2Te3 and its Sb-doped films, demonstrating significant potential for future electronic and spintronic applications.
III-V yarı iletkenlerinin yüzey özellikleri
Bu çalısmada (1x1) Si (110) yüzeyi ve üzerine kaplanan GaAs'in yapısal ve elektronik incelemesi CASTEP yazılımı kullanılarak gerçeklestirildi. Hesaplamalarda kullanılan parametreler Si ve GaAs yığın kristallerinin sistematik optimizasyonları ile elde edildi. Parametre belirleme çalısması ardından 7 katman içeren, tabanı H ile etkisizlestirilmis, 10 Å vakum içeren (1x1) Si(110) 180 eV kesim enerjisinde geometri optimizasyonuna bırakıldı. Hesaplama sonucunda ortaya çıkan yapısal değisimler ve enerji bant diyagramı incelendi. Yedi katman Si(110) içeren yapıya, 10 Å vakum katmanı sabit kalacak sekilde 1, 2 ve 3 katman GaAs kaplandı. Geometri optimizasyonu sonrası olusan yapılanma ve enerji bant yapısı incelendi. Hesaplama sonrası enerji bant semasında 0,5 - 0,7 eV aralığında doğrudan geçisli enerji aralıkları tespit edildi. Anahtar Kelimeler : Silikon, III-V, yarıiletken, CASTEP, DFT, yüzey
Yüksek verimli ince film güneş hücresi uygulamaları için GaAs epikatmanların si alttaş üzerine büyütülmesi
Günümüzde GaAs alttaşların tekrar tekrar kullanımına izin veren epitaksiyel film kaldırma (EFK) yöntemine dayalı GaAs tabanlı III-V grubu yarıiletken güneş hücresi teknolojisi fotovoltaik alanında oldukça dikkat çekmektedir. Bu hücre teknolojisi yüksek verimli III-V grubu hücrelerin üretim maliyetini asgari seviyeye indirirken, esnekliği ve hafifliğinin getirdiği işlevsellikler sayesinde birçok pratik uygulama alanında geniş bir kullanım ve yaygınlaşma potansiyeli sunmaktadır. Bu tez çalışmasında GaAs tabanlı III-V grubu esnek ince film güneş hücrelerinin maliyetini çok daha düşük seviyelere çekebilmek için bu hücre teknolojisinin pahalı GaAs alttaş yerine ucuz ve gelişmiş Si alttaşlar üzerinden geliştirilmesi amaçlanmıştır. Si üzerine kaliteli heteroepitaksiyel büyütme yapabilmek için 3 farklı yapıda kusur azaltıcı tampon katmanlar tasarlanmıştır. Bunlar; kuantum nokta, gergin katmanlı süperörgü ve termal döngüde farklı büyütme sıcaklılarında büyütülmüş GaAs yaklaşımlarıdır. Tasarlanan esnek ince film GaAs güneş hücreleri yapıları bu tampon katmanlar kullanılarak Si alttaşlar üzerine moleküler demet epitaksiyel büyütme sistemi kullanılarak büyütülmüştür. Tampon tabakaların ve güneş hücrelerinin optiksel ve yapısal karakterizasyonları film kaldırma işlemi öncesi ve sonrasında yapılarak aktif hücre epikatman filmlerin kalite ve kusur yoğunluğu analizleri yapılmıştır. EFK yöntemiyle esnek ince film GaAs güneş hücrelerinin ilk defa Si alttaşlar üzerinden fabrikasyonu yapılmış ve test edilmiştir.
Fabrication and characterization of thin-film GaAs solar cells peeled-off from Si substrates
GaAs based III-V group solar cells are the most efficient and radiation resistant cell technologies in the photovoltaic technologies at present. The high cost of single crystal III-V wafers limits the use of GaAs in photovoltaic applications. Therefore, heteroepitaxial growth of group III-V materials and devices on cheaper Si substrate has been attracting huge interests recently. Also, epitaxial lift-off (ELO) technique can be used to reduce the substrate cost more possible by re-using the substrate to grow solar cell multiple times in sequential way. In this work, GaAs solar cell structures were grown in reverse order on 4o miscut (100) Si substrates by molecular beam epitaxy (MBE) system. Thin-film cell structures were designed as p-type and n-type with a different base layer thicknesses. Effect of thermal cycle annealing process has been investigated to enhance crystal quality. Strain layer super lattice (SLS) was used in the cell structures as dislocation filter. Two different processing methods were applied to obtain flexible thin-film GaAs solar cell. The processing stages of these two methods have been studied in detail and the effects of processing methods on thin-film quality were compared and analyzed. Optical and structural characterization of both grown samples and fabricated thin-film cells have been studied in detail by using various characterization techniques such as scanning electron microscope, transmission electron microscopy, high resolution X-ray diffraction and photoluminescence spectroscopy. Besides, quantum efficiency and I-V curve of flexible and lightweight GaAs thin-film solar cells peeled-off from Si substrate were fabricated and tested for the first time in this thesis study.
Development of thin film GaAs p-i-n solar cells peeled-off from Si substrates
III-V group semiconductor solar cells are the most efficient photovoltaic technologies. In particular, III-V group based GaAs solar cells provide excellent optical properties, good electronic speed, and higher radiation resistance over conventional Si solar cells. However, the high prices of single crystal III-V based wafers restrict the use of GaAs in photovoltaic applications. As a result, cost-cutting approaches for III-V solar cells have piqued the interest of many researchers. The epitaxial lift-off (ELO) method has been receiving much interest for producing flexible, lightweight, and high-efficient solar cells. The method also allows for the reuse of pricey III-V substrates for subsequent growths, reducing overall cost. Heteroepitaxial growth of III-V semiconductors on low-cost Si substrates, on the other hand, is another method for reducing the cost of GaAs solar cells. Using Si substrates also allows for large-scale production of III-V solar cells. In this thesis, GaAs solar cells were grown on Si substrates using a molecular beam epitaxy (MBE) system. GaAs solar cells were designed as p-i-n type junctions to improve charge extraction. The effects of various types of dislocation filter approaches were compared to achieve the best crystal quality. Before and after the ELO process, optical and structural characterizations of solar cell structures were performed. The energy conversion and quantum efficiency values of the solar cell were measured. Thin-film GaAs p-i-n solar cells peeled off from Si substrates have achieved 8.81% energy conversion efficiency under the 1.5AMG spectrum.
RF saçtırma yöntemi ile biriktirilen CdS ve ZnS ince filmlerin karakterizasyonu ve heteroeklem üretiminde kullanılması
II–VI grubu bileşiklerinden CdS ve ZnS oda sıcaklığında geniş ve doğrudan bant aralığına sahip olmasından dolayı güneş pilleri, optik sensörler ve kızılötesi pencereler gibi optoelektronik uygulamalarda oldukça önemli bir yer bulmaktadır. Bu çalışmada RF saçtırma yöntemi ile biriktirilen CdS ve ZnS ince filmlerinin yüzey ve optik özelliklerine alttaş sıcaklığının etkisi incelendi. Yüksek saflıkta CdS ve ZnS hedefler kullanılarak 40, 150 ve 275 oC alttaş sıcaklıklarında p–Si ve cam üzerine CdS ve ZnS ince filmleri oluşturuldu. Elde edilen filmlerin yüzey özellikleri AFM ve SEM yöntemleri ile araştırıldı. Ayrıca optik özellikleri de UV–Vis ölçümleri ile belirlendi. Alttaş sıcaklığının ince filmlerin fiziksel yapısı üzerine etkisi açık bir şekilde gözlendi. Ag/CdS/p–Si ve Ag/ZnS/p–Si heteroeklem diyotları termal buharlaştırma yoluyla elde edildi. Yapıların karanlıkta ve güneş simülatörü altında alınan I–V ölçümleri ile elektriksel ve fotoelektriksel özellikleri araştırıldı. Üretilen heteroeklemlerin iyi doğrultucu kontak davranışı gösterdiği gözlendi. I–V ve C–V eğrilerinden idealite faktörü, engel yüksekliği ve seri direnç gibi elektriksel parametreler hesaplandı. Elde edilen sonuçlar literatürde mevcut bulunan CdS ve ZnS heteroeklem kontaklarla karşılaştırıldı. Anahtar Kelimeler: CdS, ZnS, SEM, AFM, heteroeklem, engel yüksekliği, idealite faktörü ve seri direnç
Güneş pillerinde kullanılan ZnO, CdS, CdSe VE PbS ince filmlerin kimyasal banyo biriktirme yöntemi ile üretilmesi ve karakterisazyonu
Modern dünyanın en temel ihtiyacı enerjidir. Ekonomik, siyasi ve coğrafi faktörler, enerji arzının güvenliği ve sürekliliğini tarih boyunca etkilemiş ve etkilemeye devam etmektedir. Bu durum fosil yakıtlara alternatif olabilecek teknolojilere olan ilgiyi artırmıştır. Güneş enerjisi, alternatif enerji kaynakları arasında sürdürülebilir ve çevre dostu bir seçenek olarak öne çıkar. Uygulanabilirliği, bağımsızlığı ve uzun ömürlü olması gibi üstün özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, güneş pillerinin yanı sıra çeşitli optoelektronik cihazlar, lazer diyotlar, piezoelektrik dönüştürücüler, gaz ve nem sensör uygulamaları gibi geniş kullanım alanına sahip yarıiletken ince filmler Kimyasal Banyo Biriktirme (KBB) yöntemi ile üretildi. II-VI grubu yarıiletkenlerden çinko oksit (ZnO), kadmiyum sülfür (CdS) ve kadmiyum selenyum (CdSe), IV-VI grubu yarıiletkenlerden ise kurşun sülfür (PbS) araştırılmıştır. ZnO ince filmlerin üretimi sırasında inhibitör olarak sodyum tiyosülfat (Na2S2O3), CdS ince filmlerin üretimi sırasında ise sodyum sülfit (Na2SO3) kullanılmıştır. PbS ince filmler üretilirken çözelti sıcaklıkları 20°C'den 0°C'ye düşürülmüştür. CdSe ince filmleri kimyasal banyo biriktirme yöntemi ile üretilirken kadmiyum klorür (CdCl2), Etilen diamin tetra asetik asit (EDTA), amonyak (NH3), selenourea (CSe(NH2)2) ve Na2SO3 ilk kez bir arada kullanılmıştır. Üretilen filmlerin optik, yapısal ve morfolojik özellikleri sırası ile UV-vis, FTIR, XRD ve SEM analizleri yapılarak incelenmiştir. ZnO ince filmleri üretilirken inhibitör olarak Na2S2O3 kullanılmasının, üretilen ince filmlerin geçirgenlik değerlerinde ve enerji bant aralıklarında önemli bir artışa neden olduğu, kristal yapıdaki safsızlıkları giderdiği ve kullanılan inhibitör miktarı arttıkça film yüzeylerindeki nano çiçeklerin azaldığı sonucuna varılmıştır. CdS ince filmleri üretilirken, Na2SO3'in inhibitör olarak kullanılması filmlerin kristal yapısının kübik fazdan altıgen faza kaymasına, filmlerin enerji bant aralılarının 2.35 eV'den 2.49 eV'ye yükselmesine ve altıgen yapıda elde edilen filmlerin yüzey pürüzlülük değerlerinde azalmaya neden olmuştur. CdSe ince filmlerin üretiminde kullanılan yöntem, altıgen yapıya sahip CdSe ince filmlerin oda sıcaklığında ve tavlamaya ihtiyaç duymadan üretilebileceğini göstermiş, cam tabanlara iyi yapışan deliksiz ve çatlaksız ince filmler oldukça kısa biriktirme sürelerinde üretilmiştir. Ayrıca optik ölçümlerden elde edilen veriler kullanılan Na2SO3 miktarının optimize edilmesiyle filmlerin soğurma ve geçirgenlik değerlerinin kontrol edilebileceği sonucuna ulaşmamıza neden olmuştur. PbS ince filmler üretilirken çözelti sıcaklığının düşürülmesi kristalit boyutlarının azalmasına, yüzey pürüzlülüğünün artmasına neden olmuştur. XRD sonuçları 10 ve 15 ℃'de elde edilen filmlerin pik şiddetlerinin diğer filmlere göre daha yüksek olduğunu, SEM görüntüleri ise 10 ℃'de üretilen film yüzeyinde delik ve çatlaklar olmadığını göstermiştir.
ZnS: Mn, Co ve Ni spintronik sistemlerinde bazı yapısal, optik ve manyetik özelliklerin incelenmesi
Bu çalışmada Mn, Co ve Ni katkılı Zn(O,S) filmlerinin bazı yapısal, optik ve manyetik özellikleri incelendi. Katkısız Zn(O,S) filmi kimyasal püskürtme yöntemiyle cam altlık üzerinde üretildi. Mn, Co ve Ni tozları tablet haline getirilerek, önceden hazırlanan Zn(O,S) filmler üzerine buharlaştırıldı. Mn, Co ve Ni difüzyonunu gerçekleştirmek için filmler, vakumda (2x10?5 Torr), 300, 350, 400 ve 450 °C'de 45 dakika süre ile tavlandı. Katkılı ve katkısız Zn(O,S) filmlerinin polikristal ve hekzagonal yapıda oldukları görüldü. XRD kırınım desenlerinde görülen piklerin, ZnS hekzagonal yapı için (100), (002), (101), (110), (103) ve (004) yansıma düzlemlerine ait oldukları ve en şiddetli pikin (002) yansıma düzlemine ait olduğu belirlendi. Ayrıca 2? 34,59°'de ZnO (002) fazına ait küçük bir pik tespit edildi. SEM fotoğraflarında katkılı ve katkısız Zn(O,S) filmlerinin yüzey şekillerinin birbirine benzediği; yüzeylerde düzgün dağılmış birkaç mikrometre çapında, altlık yüzeyine hemen hemen dik, hekzagonal çubuk benzeri parçacıkların oluştuğu görüldü. Böylece ilk defa ayrıntılı bir şekilde ZnS tabanlı örneklerde düzgün yönelimli çubuk biçiminde bir yapılanma görüldü. Katkılı ve katkısız Zn(O,S) filmlerinin %2 ile 20 arasında geçirgenliğe sahip oldukları tespit edildi. Katkısız ve 400°C'de tavlanan Mn katkılı, 450 °C'de tavlanan Co ve Ni katkılı Zn(O,S) filmlerinin yasak enerji aralıkları sırasıyla 3,44, 3,32, 3,40 ve 3,37 eV olarak bulundu. Manyetik ölçümlerden, 350 ve 400 °C'de tavlanan Mn katkılı, 400 ve 450 °C tavlanan Co katkılı ve 350, 400 ve 450 °C'de tavlanan Ni katkılı örneklerin, oda sıcaklığında, ferromanyetik özellik gösterdiği tespit edildi.
Yarı iletken oksit filmlerin gaz sensörleri üzerine uygulanması ve optimizasyonu
Ev, iş yeri ve sanayi ortamlarındaki kirliliğin etkili ve şiddetli sağlık problemleri meydana getirmesi, dünyada özellikle gaz sensörü teknolojisi üzerinde yapılan çalışmaların artmasına neden olmuştur. Sağlık problemlerinin yanı sıra, teknolojik ilerlemeler sonucunda sensörlerin; tıp, gıda ve zirai alanlarda kullanım alanlarının hızla arttığı ve otomasyon çalışmalarında devrenin duyarlı noktasını oluşturduğu bilinmektedir. Özellikle, gıda sektöründe seracılık faaliyetlerindeki otomasyon çalışmaları son yıllarda önem kazanarak artış göstermektedir.Seracılık faaliyetlerinde kullanılması hedeflenen sensörler, yarı iletken esaslı olup oksit malzemelerdir. Bu sensör uygulamaları için, nano-mikro boyutta toz veya filmlerin sentezlenmesi ve özellikle nemlilik-sıcaklık ve ortamdaki gazlara duyarlı sensörlere dönüştürülmesi; duyarlı katmanların ortam şartlarına bağlı olarak değişen mekanik ve elektriksel özellikleriyle yakından ilgilidir. Gaz sensörü bileşenlerinin fabrikasyonu için sol-jel yöntemi mükemmel homojenliğe sahip yarıiletken oksit filmlerin ve tozların üretimi ve yüksek saflıkta katkı malzemelerin katılması gibi çeşitli avantajlara sahiptir.Bu çalışma kapsamında; sol-jel metodu ile üretilen MgCr2O4-TiO2 esaslı nem sensörlerinin Türkiye'deki üretimi, kalibrasyonu ve özellikle nitelikli gıda üretiminde sera otomasyonu proseslerinde kullanımının yaygınlaştırılması amaçlanmaktadır.
CdS/CdTe güneş hücrelerinde pencere ve soğurma katmanlarına selenyum katkısının hücre performansına etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışmasının birinci kısmında ısıl işlemin CdS/CdSe pencere tabakalarının karakteristiği ve hücre performansı üzerine etkisi incelendi. CdS/CdSe ikili yapılarında, 10 dakikaya kadar uygulanan ısıl işlem sonucunda, kübik CdS ve CdSe fazlarının oluştuğu görüldü. Bununla birlikte CdCl2 varlığında 10 dk. ısıl işlemden sonra CdSSe alaşımının oluştuğu ve başlangıçtaki kübik yapının hekzagonale dönüştüğü belirlendi. CdSe/CdTe, CdS/CdTe ve CdS/CdSe/CdTe yapılarına sahip güneş hücrelerinden sırasıyla % 8,39; %10,12 ve %11,47 verim elde edildi. Pencere tabakası olarak CdS/CdSe yapısının kullanılmasının aygıtın uzun dalga boyu tepkisini iyileştirerek kısa devre akım yoğunluğunu arttırdığı görüldü. İkinci kısımda, CdSexTe1-x alaşımlarının özellikleri incelenerek, CdS/CdSexTe1-x/CdTe aygıt yapısının hücre parametrelerine etkisi incelendi. CdSexTe1-x alaşımlarında, Se-konsantrasyonunun artmasıyla kristal yapının kübikten karışık faza (kübik+hekzagonal) dönüştüğü bulundu. Alaşımların optik bant aralığı değerleri, eğilme etkisinin varlığını ortaya koydu. Aygıtlarda kullanılan CdSexTe1-x ince filmlerinin (CST-20, CST-25, CST-30) aşamalı bir alaşım yapısına ve yaklaşık olarak optimum bant aralığına sahip olduğu görüldü. Son olarak CST-20/CdTe, CST-25/CdTe ve CST-30/CdTe yapılarına sahip güneş hücrelerinden sırasıyla % 9,59; %11,69 ve %10,13 verim elde edildi. Aygıt yapısında CdTe soğurma tabakasının ön-tarafında bir CdSexTe1-x alaşım tabakası kullanmanın, kısa devre akım yoğunluğunu arttırdığı gösterildi.
Vakumda buharlaştırma yöntemiyle hazırlanan Cu2S ince filmlerin optik özelliklerinin elipsometrik incelenmesi
Bu çalışmada vakumda buharlaştırma yöntemiyle hazırlanan Cu, Cu2S/Cu ve Cu2S filmlerinin optik özellikleri elipsometrik ve spektrofotometrik yöntemlerle incelenmiştir. Bundan başka Cu2S ince filmlerin yapısal verileri X-ışını difraktometresiyle elde edildi. Cu ve Cu2S/Cu sistemlerinin görünür ışık bölgesindeki optik özelliklerinin foton enerjisi ile değişimi elipsometrik yöntemle belirlenmiştir. Opak Cu filmin ve elipsometrik parametrelerinin gelme açısıyla değişiminden belirlenen asal gelme açısı değerinin 66,8 ? olduğu bulunmuştur. Farklı sıcaklıktaki cam taşıyıcılar üzerinde elde edilen Cu2S ince filmlerinin yasak band aralığı optik absorpsiyon ölçümlerinden belirlenmiştir. Cu2S ince filmlerin belirlenen yasak band aralığı değerlerinin 2,48-2,52 eV enerji aralığında olduğu ve literatürde verilen sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüştür (Bagul, Chavhan, Sharma, 2007; Zhuge, Li, Gao, Gan, Zhou, 2009). Büyütülen filmlerin X-ışını kırınım difraktometresi ile belirlenen kırınım desenleri büyüyen fazın Cu2S olduğunu göstermiştir.Anahtar SözcüklerElipsometri, ince filmler, optik özellikler
Termiyonik vakum ark yöntemi ile katkılı çinko oksit ince film üretimi
Bu araştırmada, önemli bir yarıiletken bileşik olan ZnO ince filmlerin üç farklı Ag, Cu ve Co elementleri ile katkılanması ve farklı fiziksel özellikleri incelenmiştir. İnce filmlerin üretimi plazma destekli Termiyonik Vakum Ark (TVA) tekniği ile gerçekleşmiştir. Üretilen katkılı ZnO ince filmlerinin mikroyapısal, yüzeysel ve optiksel gibi fiziksel özellikleri sırası ile X-ışını kırınım (XRD), AFM, FESEM, UV-Vis spektrofotometre ve FL ölçüm cihazları ile incelenmiştir. Mikroyapısal ölçümünden her iki altlık üzerinde katkılan filmlerin yapısı hegzagonal olarak bulunmuştur. Cam ve Si alttaşlar üzerine üretilen Ag, Cu ve Co katkılı filmlerde ortalama tanecik büyüklükleri sırası ile 35,65, 30,53 ve 78,37, 30,22 ve 78,37, 38,09 nm olarak elde edilmiştir. Bu değerler filmlerin nano – boyutta olduğunu açıklamıştır. Üç katkılı ZnO filmlerde ise en büyük tanelere cam altlık üzerinde rastlanmıştır. AFM ve FESEM analizlerinden filmlerin yüzeylerinin homojen, çatlaksız ve boşluksuz büyümesi barizdir. AFM ölçümünden elde edilen pürüzlülük değerleri cam ve Si alttaşlar üzerine kaplanan Ag, Cu ve Co katkılı filmler için 34, 13 ve 9,35, 10,62 ve 18,3, 9,95 nm olarak belirlenmiştir. Filmlerin pürüzlülük değerlerinin artması hesaplanan tanecik büyüklükleri ile desteklemiştir. Optiksel özelliklerden, cam alttaş üzerine üretilen Ag, Cu ve Co katkılı filmlerde (330-1100 nm aralığında) elde edilen geçirgenlik değerleri 11,85, 21,78 ve 70,85% olarak bulunmuştur. Cam ve Si alttaşlar üzerinde hazırlanan Ag, Cu ve Co katkılı filmlerde ortalama kırılma indisi sırasıyla 2,013, 2,058 ve 1,630, 1,820 ve 1,669, 2,000 olarak elde edilmiştir. Filmetriks ölçümü sonucunda elde edilen kalınlık değerleri Ag, Cu ve Co katkılı ZnO ince filmlerde 73, 75 ve 84, 80 ve 88, 90 nm cam ve Si alttaşlar için bulunmuştur. Bu çalışmada kullanılan TVA tekniğinin özellikle nano-boyutta katkılı ince filmler üretilmesi için uygun ve başarılı olduğu sonucuna varılmıştır.
Co-katkılı ZnO ince filmlerinin elektriksel ve yapısal özellikleri
Spin-coating metodu ile hazırlanan %15 ve %25 Co katkı oranlarına sahip ZnO polikristal ince filmlerin, sıcaklığa bağlı elektriksel iletkenlik davranışı araştırıldı. Co konsantrasyonunun %15' ten %25' e değişmesi ile iletkenliğin değiştiği bulundu. Artan Co konsantrasyonu ile gözlemlenen iletkenlik artışı, grain sınırı iletkenlik modeli ile açıklandı. İncelenen filmlerin sıcaklığa bağlı iletkenliği bu modelde tutarlı formüllerle analiz edildi. %25 Co katkılı ZnO için artan sıcaklık ile, kristallerin kısmi olarak tüketildiği bir bölgeden, kristallerin tamamen tüketildiği bir bölgeye 375 K civarında bir geçiş gözlendi. İncelenen filmler için bazı önemli elektriksel parametreler belirlendi. XRD ve XPS çalışmaları, ZnO örgüye Co' nun Co2+ olarak girdiğini kanıtladı. Artan Co katkısı ile örgü parametresinin (c) ve grain boyutunun arttığı belirlendi. Ayrıca optik absorbsiyon ölçümlerinden filmlerin yasak enerji aralıkları belirlendi. Artan Co katkı konsantrasyonu ile yasak enerji aralığının azaldığı bulundu.
CdO yarı iletkeninin iyileştirilmiş bilgisayar kontrollü sıralı iyonik tabakalı adsorbsiyon ve reaksiyon yöntemi ile büyütülüp incelenmesi
Sanayi Devriminden sonra seri üretim teknolojisinin hızla gelişerek uzay çağı teknolojisine ulaştığı günümüzde malzeme üretim teknikleri de buna paralel olarak aynı hızla ilerlemektedir. Özellikle yarı iletken teknolojisindeki gelişmeler önemli bir devre elemanı olan transistör üretimini de kolaylaştırmaktadır. SILAR yöntemi kimyasal ve fiziksel buharlaştırma gibi yöntemlerden farklı bir büyütme yöntemidir ve metadolojisi günden güne değişmektedir. Yapmış olduğumuz bu çalışmada da; klasik yöntemle çalışabilen makinelerin eksik yönleri değerlendirilerek aynı çevrim içinde farklı yapıda ve daha fazla ürün üretme özelliğine sahip bir sistem geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda bilgisayar kontrolü ve step motorlarla desteklenmiş, istenilen program ve sürede deney yapabilme esnekliğine sahip bunların yanı sıra hata payını minimuma indirebilecek bir cihazın tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen cihaz vasıtasıyla oda sıcaklığında, farklı pH' ya sahip çözeltiler ve farklı tur sayıları kullanılarak CdO yarı iletken ince filmleri elde edilmiş ve 200 ºC fırında tavlanmıştır. Bu sayede kalınlık ve farklı pH değerlerinin, ince filmlerin yüzey özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Deneyler esnasında spektrofotometre ve XRD ölçümleri kullanılmış olup elde edilen sonuçlar SEM görüntüleri ile desteklenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre; geliştirilen cihaz yardımıyla oldukça homojen mikro yapılara sahip ince film tabakalar elde edilebildiği görülmüş, ayrıca kalınlık ve pH değerlerinin, mikro yapıların kalitesi üzerinde etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. Aynı anda farklı deneylerin yapılabilmesi ve SILAR işlemlerinin standardizasyonuna olanak sağlaması, bu cihazın önemli artıları olarak değerlendirilmektedir. Ayrıca zamandan tasarruf noktasında sağladığı avantajlar göz önünde bulundurulduğunda geliştirilen bu cihazın SILAR işlemlerinde başarı ile kullanılabileceği düşünülmektedir.