USCVD yöntemi ile büyütülen ZnO ve MgZnO kristallerin yapısal ve optiksel özelliklerinin incelenmesi

Son yıllarda oksit temelli malzemeler üzerine çalışmalar büyük önem kazanmıştır. Geniş yasak bant aralığı (3,37 eV) ve yüksek eksiton bağlanma enerjisi ~60 meV nedeniyle Çinko oksit (ZnO) önemli bir yarıiletken haline gelmiştir. ZnO kristalinin bu kendine özgü özellikleri nedeniyle yeni kristal büyütme/hazırlama teknikleri geliştirilmeye başlanmıştır. Bu yeni kristal büyütme tekniklerinden birisi geleneksel Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) yönteminin sıvı öncü ile geliştirilmesi ile elde edilen Ultrasonik Sprey Kimyasal Buhar Biriktirme (USCVD) yöntemidir. Bu tez çalışmasında USCVD yöntemi ile hekzagonal kristal fazda ZnO ve Magnezyum çinko oksit (MgZnO) kristallerin büyüme davranışları, yapısal, elektriksel ve optiksel özellikleri incelemiştir. ZnO ve MgZnO kristalleri farklı büyüme sıcaklığı, öncü molaritesi, ultrasonik titreştirici gücü, farklı alttaş kullanımı, tavlama işlemi gibi fiziksel ve kimyasal parametrelerin kristallerin büyüme özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Yüksek kristal kalitesi ve daha düşük yüzey pürüzlülüğü için ZnO kristal büyümesi için uygun büyütme sıcaklığının 350 °C olduğu belirlenmiştir ve elde edilmiştir. Büyüyen ZnO kristallerinin büyüme yönelimi polikristal ZnO yapılarının yanısıra genellikle (0002) yönelimlidir ve ayrıca ZnO'in hekzagonal faz ile alakalı diğer pikleri de görülmüştür. İncelenen MgZnO kristal büyütmelerinde büyütme sıcaklığının değişimine bağlı olarak çözeltideki Mg oranı aynı olmasına karşın MgZnO kristallerin Mg oranlarının arttığı görülmüştür. Ayrıca, elde edilen sonuçlara göre hazırlanan Mg oranı ile büyütülen MgZnO kristallerinin Mg oranlarının aynı olmadığı ancak Mg oranlarının doğrusal olarak değiştiği belirlenmiştir. ZnO ve MgZnO kristallerin çoğunlukla altıgen veya üçgenimsi şekillerde 2-boyutlu nanopul veya 3-boyutlu adacık yapılarda büyüdüğü görülmüştür. ZnO ve MgZnO büyütmelerinin sonucunda yüksek kristal kalitesine sahip kristaller için en uygun büyütme şartları belirlenmiştir.