Kimyasal depolama yöntemi ile MoSe2 ince filmlerin alınması ve fiziksel özelliklerinin araştırılması

Abstract

Optoelektroniğin ve fotoelektroniğin farklı alanlarında kullanılışlı olan MX2 (M-Mo, Mn, W), (X-Se, S, Te) ince filmlerinin farklı büyütülme yöntemlerinden Kimyasal Banyo Depolama (CBD) yöntemi vakum gerektirmeyen normal ortamda ince filmler oluşturulmasında daha büyük imkana sahiptir. Bu yöntemle MoSe2 ince filmleri amonyum molibden, tartarik asit, hidrazin hidrat, sodyum selenosülfat kimyasal çözeltileri kullanılarak cam, Si tabanları ve tabakalı GaSe kristal tabanları üzerinde büyütülerek yapısal, elektriksel ve optik özellikleri araştırıldı.Mikroskop camı üzerinde 27 ºC sıcaklıkta büyütülen MoSe2 ince filminin X- ışınları yapı analizinden (XRD) amorf yapıda olduğu görüldü. Düzenli kristal tabanlar üzerinde büyütülen MoSe2 ince filmlerinin ise polikristal yapılı olduğu belirlendi. Büyütülen MoSe2 ince filminin yüzey morfolojisinin taramalı elektron mikroskobunda (SEM) incelenmesi sonucunda film yüzeyinin adacıklar (denritler) biçiminde olduğu görüldü. Alınan MoSe2 ince filminin EDX araştırılması sonucunda Mo0,31Se0,97 bileşiği oluştuğu belirlendi. MoSe2 ince filmlerinde Se fazlalığı olduğu görüldü. MoSe2 ince filmler düzenli yapılı taban üzerinde büyütüldüğünde elektriksel iletkenliğinin 10-4 ?-1cm-1 ve amorf cam alt taban üzerinde ise 10-6 ?-1cm-1 olduğu görüldü. Cam üzerinde büyütülen MoSe2 ince filminin soğurma spektrumlarından (?h?)1/2~ h? grafiğinde uzun dalga boyu sınırı 1,1 eV'den başladığı ve dik lineer bölgenin 1,4 eV'de h? eksenini kestiği görüldü. Bu, yasak bant aralığın Eg=1,4 eV olduğunu belirler. GaSe tabanı üzerinde büyütülen MoSe2 ince filminin soğurma spektrumunun (?h?)1/2~ h? grafiğinin üç bölgeden oluştuğu belirlendi. Kuyruk h??1-1,1 eV, MoSe2'ye ait dik artış h??1,4 eV ve GaSe kristaline ait dik artışın h?=1,95 eV olan bölgelerden oluştuğu belirlendi.

The Chemical Bath Deposition Technique (CBD) does not require vacuum environment and is one of the growth techniques for the MX2 thin films (M=Mo, Mn, W and X= Se,S,Te) that have applications in different fields in optoelectronics and photoelectronics. MoSe2 thin films were grown by this technique on glass, Si and layered GaSe substrates using chemical solutions of ammonium molybdenum, tartaric acid, hydrazine hydrate and sodium selenosulphate and their structural, optical and electrical properties were investigated.The X-ray diffraction analysis (XRD) showed that the MoSe2 films grown on microscope glass at 27 ºC were amorphous. The MoSe2 thin films grown on ordered crystal substrates were found to be polycrystalline. The investigation of the surface morphology of MoSe2 films by Scanning Electron Microscope (SEM) showed that the surface of the films were in the form of dendrites. From the EDX analysis, the composition of the film was determined to be Mo0.31Se0.97 which shows that the amount of selenium is higher in the film composition. The conductivity of the MoSe2 films grown on the GaSe crystals was measured to be 10-4 ?-1cm-1 while the conductivity of films grown on glass substrate was measured to be 10-6 ?-1cm-1. In the graph of (?h?)1/2 ~ h? of the absorption spectrum of MoSe2 thin films grown on glass substrate, the long wavelength tail of the spectrum started from 1.1 eV and the linear part of the spectrum was found to intersect the h? axis at 1,4 eV which indicate that the band gap of the film is 1.4 eV. The (?h?)1/2 ~ h? graph of the absorption spectrum of MoSe2 thin film grown on GaSe substrate was found to consist of three regions. The tail started at h??1-1.1 eV while the part of the spectrum due to MoSe2 started at 1.4 eV and the third region belonging to GaSe crystal started at 1.95 eV.