Püskürtme yöntemiyle elde edilen in katkılı ZnO filmlerinin DC ve optik özellikleri

Abstract

ÖZET Doktora Tezi püskürtme yöntemiyle elde edilen in katkılı zno FİLMLERİNİN DC VE OPTİK ÖZELLİKLERİ MÜJDAT ÇAĞLAR Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Muhsin ZOR 2002, 130 sayfa Bu çalışmada, ZnO ve in katkılı ZnO yarıiletken filmlerinin bazı elektriksel ve optik özellikleri incelenmiştir. Filmler, püskürtme yöntemiyle (spray-pyrolysis) cam tabanlar üzerinde elde edilmişlerdir. X-ışını kırınım desenlerinden, elde edilen filmlerin hekzagonal yapıda ve polikristal oldukları saptanmıştır. XRD sonuçlan, tercihli yönelmelerin, taban sıcaklığına ve katkı konsantrasyonuna bağlı olduğunu göstermektedir. Filmlerin yasak enerji aralığının direkt bant geçişli olduğu ve değerlerinin 3.1-3.2eV arasında değiştiği belirlenmiştir, in katkısı arttıkça daha yüksek enerjilerde absorpsiyon olduğu gözlenmiştir. Bütün filmlerin n-tipi özellik gösterdikleri belirlenmiş ve I-V karakteristiklerinden ohmik iletim mekanizmasına sahip oldukları gözlenmiştir. Hesaplanan serbest taşıyıcı yoğunluklarının ve iletkenlik değerlerinin sırasıyla 1.5xlOI8-lxl020cm`3 ve 4.86xl0`2-3.45(Ocm)`1 arasında değiştikleri bulunmuştur. Akım-sıcaklık karakteristiklerinden, 188-300K sıcaklık aralığında, aktivasyon enerji değerlerinin 0.018eV ile 0.11 eV arasında değiştiği hesaplanmıştır. Bu enerji değerleri, donör gibi davranan oksijen boşlukları ve araya sıkışmış çinko atomlarına ait iyonlaşma enerjileri olarak değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Bileşik Yarıiletkenler, Spray-Pyrolysis, Ohmik İletim, Aktivasyon Enerjisi

ABSTRACT Ph. D. Thesis DC AND OPTICAL PROPERTIES OF In DOPED ZnO FILMS PRODUCED BY THE SPRAY PYROLYSIS METHOD MÜJDAT ÇA?LAR Anadolu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Physics Program Supervisor:, Prof. Dr. Muhsin ZOR 2002, 130 pages In this study, some of the electrical and optical properties of undoped and In doped ZnO films have been investigated. The materials have been produced on to the glass substrates by means of the spray-pyrolysis method. The x-ray diffraction spectra of the films showed that they are polycrystalline and hexagonal in structure. XRD results showed that the preferred orientation of the crystallites depends on the substrate temperature and doping concentration. The material have exhibited direct band gap characteristics with the band gap values lying in the range between 3.1-3.2eV. It was observed that the absorption process occurs at higher energies with increasing indium concentration, n-type conduction have been observed in all of the films and their I-V characteristics have shown ohmic conduction. The calculated values of the free carrier concentration and the conductivities varied between 1.5xlOI8-lxl020cm`3 and 4.86xl0`2-3.45 (Qcm)`1, respectively. The activation energies from the Arrhenius plots have been calculated to have values of 0.0 18-0. 11 eV in the temperature range of 188-320K. These values are attributed to the ionization energies of oxygen vacancies and interstitial zinc atoms acting as donors. Keywords: Compound Semiconductors, Spray Pyrolysis, Ohmic Conduction, Activation Energy