Morötesi opto-elektronik uygulamalara aday yarıiletken çinko oksitte olası tip dönüşümü ve bant aralığı değişiminin incelenmesi: Oksijen boşlukları ve kalay kusurlarının etkisi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2004

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Tacettin Yıldırım

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Sebahattin TÜZEMEN

Özet:

Reactive sputtering metoduyla safir (AI2O3) ve silisyum (Si) üzerine 02/Ar oranı değiştirilerek büyütülen ZnO ince film kristallerinde elektriksel ve optik karakterizasyon; soğurma, fotoiletkenlik ve foto-Hall metotları kullanılarak gerçekleştirildi. Spraypyrolysis metoduyla mikroskop camlan üzerine Sn katkı oranı değiştirilerek büyütülen Znı.xSnxO ince film kristallerinde yapısal ve optik karakterizasyon da x-ışım ve optik soğurma metotlarıyla yapıldı. Oksijence fakir (O2/Ar=0,41), oksijence zengin (02/Ar=l,41) ve (O2/Ar=0,5-0,6) olan ortamda safir üzerine büyütülen ZnO ince filmlerde optik soğurma ölçümleri alındı. Oksijence fakir ortamda büyütülen numunedeki soğurma pikleri oksijen boşluklarına atfedildi. Oksijence zengin ortamda büyütülen numune, vakum tavlama yapılarak aynı pikler elde edildi. Pik şiddetleri ve pik enerjilerinin vakum tavlama süresiyle değişimi incelendi. Pik enerjilerinin sıcaklık artarken 19 meV azaldığı bulundu. Bu azalma, fermi enerjisi yukarıya doğru kayarken, akseptör seviyelerinden oksijen boşluklarına elektronik geçişlerden kaynaklanmaktaydı. Si üzerine büyütülen numunelerde alman fotoakım ölçümlerinden elde edilen ve yeşil ışığa karşılık gelen soğurma piki, valans bandından oksijen boşluklarına olan soğurma olarak yorumlandı. Fotoakımın aydınlatma zamanının fonksiyonu olarak azalması tip dönüşümüyle birlikte düşünüldüğünde -U davranışına sahip kusurun V0 olduğu görülür. X-ışını kınnırmndan numunelerin yapısal tercihli yönlenimleri ve örgü sabitleri elde edildi. Hegzagonal yapıdaki ZnO 'nun (002) doğrultusunda tercihli yönlenime sahip olduğu ve örgü sabitlerinin literatürdeki değerler ile uyumlu olduğu görüldü. Sn oram artarken; örgü sabitleri a ve b artmakta, c değeri azalmaktaydı. X=l olduğunda hegzagonal yapı tetragonal yapıya dönüştü ve Sn02'nin hesaplanan örgü parametrelerinin de literatür ile uyumlu olduğu görüldü. Optik soğurma ölçümleri alınan numunelerde ekstrapolasyon yöntemi ile yasak enerji aralıkları hesaplandı. Yasak enerji aralığı, katkılanan Sn oranı arttıkça maksimum 170 meV arttı. Bu artış miktarı, kuantum çukuru (Quantum wells) yapılarda elektron tuzaklamak için yeterli büyüklüktedir. Yasak enerji aralığındaki değişim Van Vechten eşitliği ile fit edilerek fiziksel ve kimyasal kusurların yasak enerji aralığına etkisini gösteren bowing parametresi 0,76 eV olarak bulundu. 2004, 126 sayfa Anahtar Kelimeler: Geniş yasak enerji aralıklı yarıiletkenler, ZnO, soğurma, vakum tavlama, fotoiletkenlik ve foto-Hall olayı.