Lantanit katkılı yarı iletken ince filmlerin optik özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada spin kaplama yöntemi ile kuartz cam üzerinde büyütülen farklı molarite (0,2M, 0,5M, 1M) ve yüzdeliklerdeki (%2, 5, 10, 20, 50, 80, 100) lantanit (La, Dy) katkılı, katkısız ZnO ince filmlerin yapısal ve optik özellikleri incelenmiştir. Giriş bölümünden sonraki ikinci bölümde temel kavramlar verilerek, teorik ve deneysel alt yapı hazırlanmıştır. Üçüncü bölümde 0,5M katkısız ZnO, 500 ve 1000 oC'de 30dk. ve 6 saat tavlanmış numunelere ait sonuçlar verilmiştir. Lantanit katkılamalar için literatürle uyumlu olabilmesi doğrultusunda sonraki deneylerin 1000 oC'de 6 saat tavlama yapılarak elde edilmesine karar verilmiştir. Dördüncü bölümde ağır nadir toprak elementlerin grubundan seçilen Disprosyum elementi ile beşinci bölümde ise hafif nadir toprak elementleri grubundan seçilen Lantan elementi ile hazırlanan katkılı ve katkısız ince filmler üretilmiştir. Elde edilen filmlerin üretim aşamaları ile yapısal ve optik özelliklerini ifade eden (XRD, SEM, EDS, UV-VIS ölçümlerine ait) sonuçlar ilgili bölümlerde verilmiştir. Altıncı bölümde ise 0,5M'daki lantan asetat ve çinko asetat sollerinin %50 oranda karıştırılıp kurutulması ile elde edilen katkılı ve katkısız tozlar 1000 oC'de 6 saat tavlanmış ve elde edilen tozların bir kısmı tablet haline getirilerek oluşan ürünlerin aynı şekilde yapısal optik incelemeleri yapılmıştır. Son bölümde ise sonuçlar özetlenerek ileri çalışmalar için öneride bulunulmuştur. Yapılan bu çalışmada elde edilen katkılı ve katkısız tüm çinko oksit filmlerin 1000 oC'de 6 saat tavlanması durumunda willemit fazının açığa çıktığı gözlenmiştir. UV-VIS spektrumunda tavlama sıcaklığı arttıkça 370 nm'de bulunan temel soğurma pikinin 195 nm civarına doğru kaydığı ve bunun da willemit fazının oluşmasıyla doğrudan ilişkili olduğu sonucuna varılmıştır. Disprosyum katkılı ZnO ince filmlerde optik özellikler incelenmiş, soğurma bandının 195 nm civarında, saf disprosyumun Eg yasak enerji bant aralığının 1,5 eV ve katkılı numunelerin ortalama 5,9 eV civarında yasak enerji bant aralıklarına sahip oldukları gözlenmiştir. Lantan katkılı ZnO ince filmlerde 0,5M katkılama seviyesi seçilmiştir. XRD ve SEM sonuçlarından hareketle ZnO ile birlikte birçok fazın (La(OH)3, La2O3, LaOOH, La2Si2O7) meydana gelmiştir. Katkılama arttıkça 195 nm'deki soğurma bandının 225 nm'ye doğru kaydığı ve filmlerin yasak enerji bant aralığının 0,3 eV kadar azaldığı gözlenmiştir. Toz lantan katkılı numunelerde sadece La(OH)3 ve ZnO kristal yapılar kendini göstermiştir. Floresans spektrumlarında toz ve tabletler için salma piklerinin yerinin değişmediği ZnO, La:ZnO ve La(OH)3 için sırasıyla 505, 468 ve 380nm olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sol-jel, spin kaplama, lantanit, ZnO, ince film