Investigation of the structural and electro-optical properties of chemically deposited ZnS and CdS thin films and the thermoluminecence properties..

Abstract

ÖZET ZnS VE CdS İNCE FİLMLERİNİN YAPISAL, ELEKTRİKSEL VE OPTİK VE ZnS İNCE FİLMLERİNİN TERMOLUMİNESANS ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZTAS, MUSTAFA Ph. D. in P.E., University of Gaziantep Supervisor:Assoc.Prof.Dr.Refik KAYALI Co-adviser: Assoc.ProfDr.Ramazan ESEN Aralık 1996, 140 sayfa Bu çalışmada, ZnS ve CdS ince filmleri değişik derişimlerde ve değişik sıcaklıklarda püskürtme yöntemiyle elde edilmiş ve bu filmlerin elektrik, elektronik, optik, yapısal ve termolüminesans özellikleri incelenmiştir. CdS ve ZnS ince film örneklerinin dirençleri ve Hail mobiliteleri (karanlıkta ve aydınlıkta) Van Der Pauw metoduyla bulunmuştur. CdS ince filmlerde geçiş zamanı (transit time) değerleri Haynes-Schokley deneyinden elde edilmiş ve bu değerler kullanılmak suretiyle bu filmlerin sürüklenme hareketliliği (drift mobility) değerleri hesaplanmıştır. CdS ince filmlerin taşıyıcı yaşama süreleri (carrier lifetime) fotoiletkenlik sönüm methoduyla tespit edilmiştir. CdS ince filmlerdeki tuzak yoğunluğu ise uzay-yük sınırlı akım yöntemiyle (space-charge limited current method) bulunmuştur. Ayrıca, hem CdS nemde ZnS ince filmlerin optik soğurma katsayıları optik ölçümlerle bulunmuş ve bu değerler kullanılarak bu filmlerin enerji band aralıkları tespit edilmiştir. Buna ilaveten, x-ışınları toz kırınım yöntemi kullanilarak her iki filmin Wurtzite kristal yapıya sahip oldukları gösterilmiştir.Son olarak, ZnS ince filmlerin termoluminesans özellikleri incelenmiştir. Bu filmlerin, tuzak yoğunluğu, aktivasyon enerjisi ve frekans faktör değerleri bu filmlerin ışıldama eğrilerinden bulunmuştur. Sonra, bunlardan aktivasyon ve frekans faktörü değerlerinden yararlanarak elektronların tuzaklarda kalma süreleri hesaplanmıştır. Anahtar Kelimeter: Püskürtme Yöntemi, ince Film, CdS ve ZnS VI

ABSTRACT INVESTIGATION OF THE STRUCTURAL AND ELECTRO-OPTICAL PROPERTIES OF CHEMICALLY DEPOSITED ZnS AND CdS THIN FILMS AND THE THERMOLUMINESCENCE PROPERTIES OF ZnS THIN FILMS OZTAS, MUSTAFA Ph. D. in P.E., University of Gaziantep Supervisor:Assoc.Prof.Dr.Refik KAYALI Co-adviser: Assoc.Prof.Dr.Ramazan ESEN December 1996, 140 Pages In this work, ZnS and CdS thin films have been developed onto glass substrates with different concentrations and at different substrate temperatures using the spraying pyrolysis method and electric, electronic, optic, structural, and thermoluminescence properties of these films have been investigated. The resistivities and Hall mobilities of the CdS and ZnS thin film samples were obtained using Van der Pauw method in the dark and under the illumination. The transit time of the CdS thin films was measured using the Haynes-Shockley experiment and the drift mobility of these films was calculated using these results. The carrier lifetimes of the CdS thin films was determined using photoconductive decay method. The trap density in CdS mthin films was calculated using the space-charge limited current method. The optical absorption coefficients of both the CdS and ZnS films were found from optical measurements and using these results the energy bandgap of these films was calculated. It was shown that both of these films have a wurtzite crystal structure by employing the X-ray diffraction powder method. Finally, the thermoluminescence property of ZnS thin films was examined. The trap density, activation energy and frequency factor values of these thin films were found from their glow curves. Then, the lifetime of the electrons trapped, using the values of activation energy and frequency factor, has been calculated. Keywords: Spray pyrolysis, thin film, ZnS and CdS IV