Çinko oksit yarı iletkeninin yapısal, optik ve elektriksel karakterizasyon teknikleriyle incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2007
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Emre Gür
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Sebahattin TÜZEMEN
Özet:Bu çalışmada kullanılan ZnO ince filmleri reaktif püskürtme metodu ile Zn hedeften (%99,99) O2 ve Ar gazı ortamında (0001) Al2O3 (safir) taban malzemesi üzerine büyütüldü. Ayrıca, N2 atmosferi azot katkılı ince film elde etmek için kullanıldı. Oksijen eksikliğinin ince filmlerin yapısal ve optik özellikleri üzerindeki etkilerini araştırmak için büyütme odasındaki O2/Ar oranı 0,41, 1,41 ve 5,1 olarak ayarlandı. XRD ölçümleri tüm filmlerin (0002) düzlemi boyunca tercihli büyüme yönelimine sahip olduğunu göstermektedir. Filmlerin polikristal doğasını gösteren başka bir düzlem (0104) tüm filmlerde ortaya çıkmaktadır. İyi bilinen Scherrer denkleminden elde edilen kristal büyüklükleri, O2/Ar oranı artarken ilk önce azalmakta ve sonrasında bir artış göstermektedir. Azot katkılı ZnO:N ince filminin kristal yapısı literatürde genel olarak gözlendiği gibi katkısız olan ince filmlerle kıyaslandığında kötüleşmektedir. Vakum tavlama işlemi bazı filmlere uygulanmış ve kristal büyüklüğündeki artış gibi önemli değişimler gözlenmiştir. O- ve Zn-zengin numunelerde bant kenarı bölgesi üzerindeki soğurma spektrumu serbest eksiton ve akseptöre bağlı eksiton özellikleri göstermektedir. Artan Znzengin durumu A-serbest eksiton davranışında bir artış ile sonuçlanmaktadır. Artan vakum tavlama süresi ve sıcaklığı da bant içindeki soğurmayı artırmaktadır. PL ölçümleri farklı O2/Ar ortamında büyütülen filmlerin, oldukça farklı emisyon karakteristikleri ile sonuçlandığını göstermektedir. Akseptör tipi kusur oluşumu, en yüksek O2/Ar oranında büyütülen numunede baskın donor akseptör çifti geçişi ile gözlenmiştir. Rekombinasyon zamanı ölçümleri literatürle kıyaslandığında, ince filmlerin iyi kristalleşmesini gösteren yüksek hayat süresi değerleri vermektedir. Hayat süreleri genel olarak vakum tavlama ile bir artış göstermektedir. ZnO yüksek güç ve sıcaklık aygıtlarına uygun bir aday malzeme gibi gözüküyor olmasına rağmen, aygıt uygulamaları üzerine çok fazla araştırma bulunmamaktadır. Bu nedenle, Ag metalizasyonu kullanarak Schottky diyot üretilmiş ve bu kontak üzerinde gerçekleştirilen I-V ölçümleri, kontağın yüksek sıcaklıklarda nispeten kararlılığını göstermiştir. İletkenlik bandı altında 0,62 eV aşağısında yerleşen, 3,3x10-15 cm-2 yakalama tesir kesitine sahip bir elektron tuzağı bu malzemede baskın kusur merkezi olduğu DLTS ölçümleri yardımıyla öngörülmüştür. Anahtar Kelimeler: ZnO, II-VI bileşik yarıiletken, Nokta kusurlar, ZnO'da ışımalı ve ışımasız geçişler, Schottky diyot, DLTS, PL