ZnO based photo-thin-film-transistors with actively tunable photoresponse in the visible spectrum

Çinko oksit, ZnO, birçok optoelektronik cihaz uygulaması için önemli bir malzemedir. Özellikle yüksek eksiton bağlanma enerjisi (60 meV) ile ünlü bir malzemedir. Bu yüksek bağlanma enerjisi onu morötesi ışık-yayan-diyotlar (LEDs) ve lazerler için iyi bir aday malzeme yapar. Yüksek elektriksel taşıyıcı hareketliliği ve geniş enerji bant aralığı (3.37 eV ? 368 nm) sayesinde saydam elektronik aygıtlar ve morötesi ışık sensörlerinde kullanılmak için aday bir malzemedir. Fakat ZnO kristal yapısı içerisinde hata seviyelerine sahiptir (örneğin eksik oksijen ya da fazla çinko atomu). Bu kristal hataları ZnO bazlı morötesi LED, lazer ve ışık sensörlerinin performanslarını düşürmektedir. Bu tez çalışmasında, kristal hatalarını kullanarak band aralığından daha düşük enerjili fotonları emen ve görünür ışığa tepki veren ZnO bazlı foto-ince-film-transistörler (photo-TFT) incelendi. ZnO bazlı foto-ince-film-transistörlerin dizayn, üretim ve karakterizasyonu sunuldu. Üç kutuplu optoelektronik bir cihaz olan photo-TFT?nin yapısı basit olarak iki kutuplu ve ışıkla iletkenliği değişen bir yarı iletkene üçüncü bir kutup eklenmiş halidir. Bu üçüncü kutup (kapı kutbu) yarı iletkenin elektriksel ve optik özelliklerini aktif olarak kontrol eder. Temiz oda ortamlarında, çeşitli boylarda ve kaplama sıcaklıklarında ZnO bazlı photo-TFT?ler üretilmiştir. İlk olarak, üretilen aygıtların transistör karakterizasyonu yapılarak, kapı kutbunun ZnO?ın elektriksel özelliklerini dinamik olarak kontrol edebildiği gösterildi. Aygıt boyutunun ve kaplama sıcaklığının cihaz performansı üzerine etkileri incelendi. 250 °C?de kaplanmış ZnO katmanının emilim ve ışıma karakterizasyonu yapılarak, görünür ışığı absorb etme yeteneği ve hata seviyelerinin ZnO?ın enerji bant aralığındaki enerji seviyeleri araştırıldı. Sonrasında, 250 °C kaplanmış ZnO bazlı photo-TFT?lerin ışığa verdikleri elektriksel tepki (responsivity) ölçülerek aktif olarak ayarlanabilen görünür ışığa tepki mekanizması tartışıldı. Son olarak, ZnO kaplama sıcaklığının ve aygıt boyutunun cihaz performansı üzerine etkileri sunuldu.