Çok kristalli CdTe ince filmlerinin optiksel özellikleri: Optiksel sabitlerin `zarf yöntemiyle` saptanması

Abstract

Bu çalısmada cam tabanlar üzerine vakumda büyütülen çok kristalli CdTe ince filmlerinkırılma indisi, f n , sogurum katsayısı, f, ve film kalınlıgının, f d Swanepoel tarafındangelistirilen zarf metodu vasıtasıyla saptanması hedef alındı. Optiksel geçirgenlik genis birspektral aralıkta (0.75-2.5?m) normal gelis açısı altında ölçüldü. n() ' nın spektraldagılımının kuadratik oldugu ve tek kristal degerleriyle uyum içerisinde oldugu saptandı.n() verileri basarılı bir sekilde Sellmeier fonksiyonuna uyarlandı. Uzun dalga boylarındagözlenen ekstra sogurum, moleküler orandaki degisimler ve yabancı katkı atomlarınabaglanabilir. Hipotetik zayıf sogurumlu ince bir filmin geçirgenlik spektrumu özellikledüsük foton enerjilerinde deneysel spektrumum girisim saçak maksimum veminimumlarıyla örtüstügü gözlendi.Tauc denklemleri kullanılarak büyüdügü gibi CdTe ince filmlerin dogrudan geçislerekarsılık gelen optiksel band aralıgı ~1.527 eV olarak bulundu. Bununla beraber, tavlanmısve Cl2 katkılı (daldırma + tavlama) ince filmlerin band aralıgı büyüdügü gibi filmlere göre~20 meV küçük oldugu saptandı (tek kristale daha yakın). II-VI bilesik yarı-iletkenlerindeörgü düzensizligiyle iliskili üstel sogurumun (Urbach-Martienssen's) varlıgı gözlendi(band kenarında). Ayrıca bu çalısmalara ek olarak kalınlık degisiminin ve kırılma indisVsapmalarının optiksel geçirgenlik spektrumuna olan etkileri zayıf sogurum bölgesindeincelendi. Hipotetik spektrumun deneysel spektrumla basarılı bir sekilde örtüsmesi ancakhomojensizligin dikkate alındıgı durumda saglandı. Film homojensizligine önemli ölçüdekalınlık degisiminin etken oldugu belirlendi.Anahtar kelimeler: CdTe ince filmi, Sogurum katsayısı, Yasak enerji aralıgı.

This thesis is aimed at the estimation of part of refractive index, n absorptioncoefficient, and the thickness d of polycrystalline CdTe thin films grown on a thick onnon-absorbing finite transparent substrate by vacuum deposition using envelope functionmethod suggested by Swanepoel. The transmittance has been measured at normalincidence over a wide spectral range of wavelength (0.75-2.5?m). The spectral dispersionof n() was found to be quadratic and its values are in good agreement with bulk singlecrystal. Utility of these data is satisfactorily facilitated by its fit to the Sellmeier function.The residual absorption occurred at long wavelengths may probably be originating fromthe variation in stoichiometry and unintentional impurities. Transmittance calculated for ahypothetical single refractive absorbing thin film demonstrated a close match with that ofexperimental spectrum in the position of the fringe extremes, particularly for lower photonenergies.VIIOptical band gap of as-deposited films was determined using Tauc equations as ~1.527eV corresponding to allowed direct transitions occurring between the bands. However, heattreated and Cl2-doped (dipping process) layers showed a shift in optical band gap energyof ~20 meV (closer to single crystalline value) as compared to that of as-deposited layers.As is typical in II-VI compound semiconductors, a disorder related exponential absorption(Urbach-Martienssen?s) was observed below the band gap. In addition, the effects ofthickness variation and index fluctuations on the optical transmittance spectra are analyzedin detail over weak absorption region. The matching between measured and hypotheticaltransmittance is satisfactorily retained only in the case where layer inhomogeneties is takeninto account. It was found that the thickness variation determines noticeable the scale ofthe film inhomogeneity.Key words : CdTe thin films, Absorption coefficient, Optical bandgap.