İnce filmlerin kalınlık ve optiksel sabitlerinin bulunması

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi İNCE FİLMLERİN OPTİK SABİTLERİNİN VE KALINLIĞININ BELİRLENMESİ Mine ERDEM ÖZGÜR Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Prof.Dr.Tülay SERİN Bu çalışmanın amacı ince filmlerin kalınlık, soğurma sabiti, kırılma indisi ve band aralığı enerjisi gibi optiksel özelliklerini yeni bir yöntem yardımıyla incelemektir. Bu amaçla saf a-Si:H (Hidrojenlendirilmiş amorf silikon) ince filmlerinin, Perkin Elmer UV-VIS Spectrometer Lambda 2S spektrometresinde 600-1100 nm dalga boyu aralığında geçiş spektrumları ölçülmüştür. Bu spektrumlardan ince filmin geçirdiği ışığın geçiş genliği değerleri ölçülerek, ince filmin her dalga boyundaki kırılma indisi değerleri, bu değerler kullanılarak ortalama kalınlığı ve her dalga boyundaki soğurma sabiti değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra her dalga boyunda elde edilen soğurma sabitlerinin karesinin enerjiye karşı grafiği çizilerek, bu grafikten ince filmin bant aralığı enerji değeri (Eg) hesaplanmıştır. a-Si:H ince filmler için Eg=l,78 eV bulunmuştur Soğurma sabitinin enerjiye karşı yarı logaritmik grafiği çizilerek bu grafikten Urbach sabiti (Eo) hesaplanmıştır. Aynı zamanda ince filmlerin elektriksel iletkenlikleri 40 °C - 100 °C aralığında iki nokta yöntemi yardımıyla bulunmuş ve bu değerler kullanılarak örneklerin aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Ea=0,68 eV bulunmuştur. Saf a-Si:H ince filmin band aralığı enerjisi aktivasyon enerjisinin yaklaşık iki katıdır. 2004, 70 sayfa ANAHTAR KELİMELER: İnce Filmler, Amorf Silikon, Kalınlık, Kırılma İndisi, Soğurma Sabiti, Elektriksel İletkenlik, Urbach Sabiti, Elektronik Bant Aralığı

ABSTRACT Master Thesis DETERMINATION OF OPTICAL CONSTANTS AND THICKNESS OF THIN FILMS Mine ERDEM ÖZGÜR Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Engineering Physics Supervisor: Prof.Dr.Tülay SERİN The purpose of this thesis is to investigate a new method for determining optical properties of thin films such as thickness, refractive index and absorption coefficients For this reason, the transmission spectrums of pure a-Si:H thin films were measured between 600-1000 nm wavelength range by using a Perkin Elmer UV-VIS Lambda 2S spectrometer. Using the obtained spectrums, the refractive indexes, the average thickness and the absorption coefficients of thin films were determined for each wavelength by measuring the transmission amplitude of the light that transmit through thin films. After that, the curve of absorption coefficient for each wavelength versus energy was obtained. Using this graph, energy band gap value (Eg) for a-Si:H thin film was calculated. The energy band gap value for a-Si:H thin film is Eg=1.78 eV. The logaritmic plot of the absorption coefficient versus energy was drawn and using this graph the Urbach Coefficient (Eo) was calculated. In addition, the electrical conductivity of thin films was calculated between range of 40°C-100°C temperatures by two point method and using these values the activation energy of thin films was determined Ea=0.68 eV was found. The energy of band gap of a-Si:H thin film is almost two times than activation energy. 2004, 70 pages Key Words: Thin Films, Amorphous Silicon, Thickness, Refractive Index, Absorbtion Cofficient, Electrical Conductivity, Urbach's Constant, Electronical Band Gap