Geniş bant aralıklı ZnO`nun, elektrokimyasal olarak büyütülmesi, karakterizasyonu ve mümkün elektronik uygulamalarının araştırılması

Abstract

Deiyonize su (DI) ve dimetilsülfatoksit (DMSO) çözücüleri içinde çinko nitrat (Zn(NO3)2), çinko asetat (Zn(C2H3O2)2), çinko klorür (ZnCl2) ve çinko perklorat (Zn(ClO4)2) metal tuzları kullanılarak farklı iletkenler (ITO, Au, Ni) ve yarıiletkenler (Si, GaN, GaAs, InP) üzerine elektrokimyasal büyütme tekniğiyle ZnO ince filmler büyütülmüştür. Büyütülen filmlerin yapısal, elektriksel ve optik karakterizasyonu ile optimum büyüme şartları belirlenmiştir. En kaliteli ZnO ince filmlerin DMSO çözücüsünde 0.1 M çinko perklorat bileşiği kullanılarak, -1 V katodik UPD (under potential deposition) potansiyelinde büyütüldüğü görülmüştür. Ayrıca, elektrokimyasal yöntemle ZnO filmlerin büyütülmesinde pH etkisi de araştırılmış ve en kaliteli filmlerin çözeltinin pH'sının 6 olduğu durumda elde edildiği anlaşılmıştır. p-ZnO elde etmek için, çinko nitrür (Zn3N2) metal tozu ITO üzerine buharlaştırılmış ve ardından elektrokimyasal büyütme işlemi gerçekleştirilmiştir. Büyütülen ZnO filmlerin Hall ölçüm sonuçlarına göre p-tipi olduğu bulunmuştur. Farklı p-tipi yarıiletken taban malzemeler üzerine n-ZnO ve n-tipi yarıiletkenler üzerine de p-ZnO büyütülerek heteroeklemler oluşturulmuş ve bu heteroeklemlerin I-V (akım-voltaj) ve C-V (kapasite-voltaj) karakteristikleri incelenmiştir. Son olarak, ITO üzerinde ZnO tabanlı p-n eklemler (homojunction) imal edilerek, bu yapıların fiziksel özellikleri araştırılmıştır.

ZnO thin films were grown by electrochemical deposition technique onto different conductive (ITO, Au, Ni) and semiconducting materials (Si, GaN, GaAs, InP) using different compounds such as Zn(NO3)2, Zn(C2H3O2)2, ZnCl2, Zn(ClO4)2, and different solvents such as dimethylsulfoxide (DMSO) and de-ionized water of 18 M?. The optimum growth parameters of the samples were obtained using structural, electrical and optical characterization techniques. The best quality ZnO thin films have been obtained by 0.1 M Zn(ClO4)2 compound in DMSO solvent at the UPD (under potential deposition) cathodic potential of -1 V. Also, pH effect on growth of ZnO thin films by electrodeposition were investigated and found that the best quality films have been obtained at pH of 6. In order to obtain p-ZnO, metal powder of Zn3N2 was first evaporated on ITO and then electrodeposition was carried out. The Hall measurements on these samples have shown that ZnO thin films are p-type. n-ZnO thin films were electrochemically deposited onto the different p-type substrates (and p-ZnO thin films onto the n-type substrate) in order to fabricate hetero p-n junctions. These junctions were characterized by I-V (current-voltage) and C-V (capacitance-voltage) measurements. Finally, ZnO based p-n homojunctions were produced on ITO substrates and then the physical properties of these structures were analyzed.