Püskürtme yöntemi ile hazırlanan çinko oksit ince filmlerine soğuk altlık metodu ile gümüş buharlaştırılarak diyot üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında fotoelektronik teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan ZnO ince filmler 325 °C altlık sıcaklığında kimyasal püskürtme yöntemi ile cam ve kalay oksit kaplı cam altlıklar üzerinde büyütüldü. Püskürtme hızını dakikada 5 ml değerinde tutarak film büyüme hızını dakikada 60 Å olarak ayarlandı. Böylece elde edilen ZnO filmlerin 30 dakika püskürtme süresinde kalınlıklarının yaklaşık 1,8-2,1 μm olması sağlandı. Daha sonra elde edilen ZnO filmler oda ortamında 350 °C, 375 °C ve 400 °C sıcaklıklarda 30 dakika süreyle tavlandı. İncelemeler dört faklı örnek üzerinde yapıldı. X ışını kırınımı desenleri tüm örneklerin hekzagonal kristal yapıda büyüdüğünü gösterdi. Ayrıca sıcak uç yöntemi ile üretilen örneklerin n tipi elektriksel geçirgenliğe sahip olduğu tespit edildi. Tavlanmamış ve farklı sıcaklıklarda tavlanmış örneklerin mikro çubuk biçiminde olduğu, sıcaklığın etkisiyle yapısal bir dönüşüme uğradığı SEM görüntülerinden tespit edildi. Örneklerin optik geçirgenlik spektrumlarından hesaplanan enerji bant aralıklarının (Eg) 3,03 eV-3,03 eV değerleri arasında değiştiği gözlemlendi. Yapılan fotolüminesans ölçümlerinden ZnO filmlerinin kristal yapısında var olan kusurlar tespit edildi. Bununla birlikte 375 °C tavlanan örneğin fotoemisyon spektrumlarının oranlarının kıyaslanmasından bu örneğin diğer örneklere kıyasla daha kusursuz olduğu anlaşıldı. Çalışmanın ikinci aşamasında örnekler iki gruba ayrılarak yüzeylerinde 300 K ve 200 K altlık sıcaklıklarında Ag buharlaştırıldı ve Ag/ZnO/SnO2 ikili yapılar elde edildi. Schottky diyotlarının oluşumu için birinci grup olarak adlandırılan 300 K altlık sıcaklıklarında üretilen ikili yapılara 400 °C sıcaklıkta 30 dakika termo diffüzyon işlemi uygulanırken 200 K altlık sıcaklığında üretilen ikili yapılara UV ışınları altında 354 nm dalga boyunda 1 saat süre ile fotouyarmalı difüzyon işlemi uygulandı. Farklı teknolojik uygulamalarla oluşturulan bu Schottky diyotlarının idealite faktörleri, bariyer yüksekliği, ters doyma akım değerleri belirlendi ve elde edilen sonuçlar kıyaslandı.

In this thesis, ZnO thin films which commonly used in photoelectronic technologies were grown on SnO2/glass substrates by chemical spraying method at 325 °C substrate temperature. The film growth rate was set to 60 Å per minute by keeping the spray rate at 5 ml/min. During 30 min spraying, the ZnO films were allowed to grow at thickness of about 1.8-2.1 μm. Then the obtained ZnO films were annealed in the room environment at 350 °C, 375 °C and 400 °C for 30 minutes. Measurement were made on four different samples. X-ray diffraction patterns showed that all samples grew in hexagonal crystal structure. In addition, it was determined that the samples produced by different annealing temperatures had n-type electrical permeability. It was determined from the SEM images that the samples which were annealed and not annealed at different temperatures were in mikrorod form and underwent a structural transformation under the effect of temperature. It was observed that the energy band gaps calculated from the optical transmission spectra of the samples varied between 3.03 eV-3.03 eV. From the photoluminescence measurements, defects in the crystal structure of ZnO films were detected. However, the comparison of the ratios of the photoemission spectra of the sample revealed that sample which annealed at 375 °C was more impeccable than the other samples. In the second step of the study, Samples were divided into two groups and Ag/ZnO/SnO2 binary structures were obtained by evaporation of silver on ZnO surfaces at 300K and 200K substrate temperatures. For the formation of Schottky diodes, the first group of Ag/ZnO/SnO2 dual structures which produced at 300 K substrate temperatures, were annealed for 30 minutes at 400 °C, the second group of binary structures which produced at 200 K put substrate temperature, has been excited with rays by putting it under Ultraviolet rays at 354 nm wavelength for 1 hour. Ideality factors, barrier height and saturation current of the produced Schottky diodes, were determined.