Ni-katkılı ZnO nanokristal filmlerin elektriksel iletim özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada spin-coating metodu ile elde edilen katkısız ve Ni-katkılı ZnO nanokristal ince filmlerinin elektriksel iletkenlik davranışı sıcaklığın fonksiyonu olarak araştırıldı. XRD ve XPS ölçümlerinden ZnO örgüye nikelin Ni+2 ve Ni+3 olarak girdiği görüldü. İncelenen filmlerin polikristal yapıya sahip oldukları bulundu. Ni katkısı ile örgü sabitlerinin ve grain boyutlarının küçüldüğü, öte yandan örgüdeki kusurların arttırdığı belirlendi. Artan Ni konsantrasyonu ile filmlerin elektriksel iletkenliklerinin önemli derecede azaldığı görüldü. Bu davranış, arayüzey bölgelerindeki elektron tuzaklanmasını gözönünde tutan grain sınır iletkenlik modeli ile açıklandı. Artan Ni konsantrasyonu ile filmlerde yüzey tuzak yoğunluğunun arttığı ve bu nedenle elektriksel iletkenliğin azaldığı sonucuna varıldı.

In this work, the electrical conductivity behavior of undoped and Ni-doped ZnO nanocrystalline thin films prepared by spin-coating method was investigated as a function of tempereture. XRD and XPS studies evidenced that Ni entered in ZnO lattice as Ni+2 and also as Ni+3. The films were found to have polycrystalline structure. It was determined that lattice parameters and grain sizes of the films decrease but the defects in lattice increas with the higher percentage of Ni in ZnO. Also, the electrical conductivity of the films decreases with the Ni concentration increases. The observed behavior was well explained by the grain boundary conduction model that takes into account electron trapping in surface sites. It was observed that by increasing the Ni-doping level the surface trap density increases and implicitly the conductivity decreases.