Bi2o3 ince film büyütme ve karakterizasyonu

Bu tez çalışmasında, reaktif radio-frekans magnetron saçtırma yöntemi kullanılarak Bi2O3 ince filmler cam, silisyum ve indiyum kalay oksit (İTO) alt taşlar üzerine büyütüldü. Büyütme işlemi için bizmut oksit kaynağı olarak Bi2O3 target kullanıldı. Büyütmelerde ilk olarak gücün büyümeye etkisini incelemek için 40 W, 80 W ve 120 W güç seviyelerinde büyütmeler yapıldı. Daha sonar çalışma basıncının büyümeye etkisini incelemek için 8-24 mTorr çalışma basıncı aralığında 4mTorr'luk artışlarla büyütmeler yapıldı. Son olarak O2 kısmi basıncının büyümeye etkisini incelemek için 8mTorr ve 24mTorr çalışma basınçlarında 15sccm ve 45sccm O2 kısmi basıncında büyütmeler yapıldı. Büyütülen filmlerin yapısal ve optik özelliklerinin incelenmesi için X-Işını kırınımı (XRD), Enerji Dispersive Spektroskopisi (EDAX), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve soğurma ölçüm tekniği kullanılmıştır. XRD analizlerinde tüm filmlerde (111) yönelimli fcc-Bi2O3 ve (222) yönelimli fcc-Bi2O3 yapılar saptanmıştır. Büyütme parametrelerinin değişmesiyle tetragonal ve monoklinik yapılar oluşmuştur ve filmlerin XRD piklerinin yönelimi ve şiddeti değişmiştir. SEM analizinde çalışma parametrelerinin değiştirilmesi ile yüzey morfolojisinin değiştiği, yüzeyde farklı yapılar oluştuğu, yüzey homojenliği ve yoğunluğunun değiştiği görülmüştür. Optik analizler sonucunda büyütülen filmlerin 2,02 eV - 2,94 eV aralığında bant genişliğine sahip olduğu ve bant aralığının çalışma basıncının artmasıyla azaldığı saptanmıştır. Büyütülen filmlerde tavlama etkisinin incelenmesi için filmler 400°C' de atmosfer ortamında tavlanmıştır. Tavlanmış filmlerin XRD analizinde yeni polimorfların oluştuğu ve pik şiddetlerinde artış olduğu saptanmıştır. Optik analizlerde ise filmlerin bant genişliğinin arttığı ve soğurma sonuçlarının iyileştiği görülmüştür. Deneysel sonuçlar büyütme gücünün, çalışma basıncının ve alt taşın Bi2O3 ince filmlerin yapısal, yüzeysel ve optik özellikleri üzerinde çok etkili olduğunu göstermiştir.