HİDROJENLENDİRİLMİŞ AMORF SİLİSYUM-AZOT (a-SiNx:H) ALAŞIMI İNCE FİLMLERİN OPTİK VE ELEKTRİK ÖZELLİKLERİ

Tez Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Mühendisliği A.B.D., Türkiye

Tez Danışmanı: Doç. Dr. Hüseyin Tolunay

Tezin Onay Tarihi: 2000

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: TÜBİTAK 2244 Programı

Özet:

Bu çalışmada farklı oranlarda azot içeren hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-azot alaşımları (a-SiN_x:H) bir plazma biriktirme sisteminde silan (SiH₄) ve amonyak (HN₃) gazlarının bileşenlerine ayrıştırılması ile Corning 7059 cam tabanlar üzerine ince film olarak hazırlanmıştır. Farklı oranlarda azot katılarak hazırlanan bu filmler ile optik geçirgenlik, karanlık iletkenlik, fotoiletkenlik ve geçici fotoiletkenlik deneyleri yapılmıştır.

Optik geçirgenlik deneyleri için dalgaboyu 400nm den 1100nm’ye değişen spektrum kullanılmıştır. Bu deney sonucunda elde edilen geçirgenlik spetrumundan, soğurma katsayısının ve kırma indisinin, dalgaboyuna göre değişimi bulunmuştur. Bu veriler sonucunda deneğin kalınlığı, optik band aralığı, E₀₄ enerjisi ve B parametresi elde edilmiştir. Bu deney farklı oranlarda azot içeren denekler için tekrarlanmış ve azot oranına bağlı olarak, optiksel parametrelerin değişimi incelenmiştir.

Karanlık iletkenlik deneyleri 420K ile 90K sıcaklık aralığında yapılmıştır. Bu deney sonucunda saf deneğin karanlık iletkenliğinin, sıcaklıkla nasıl değiştiği incelenmiş ve elde edilen grafikten aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Deney esnasında soğuyan deneği 90K’den 420K’e ısıtırken 140K ile 270K sıcaklık aralığında yayvan bir pik gözlenmiştir. Bu pikin oluşum nedenleri araştırılmış ve kriyostat basıncının bir sonucu olduğu görülmüştür. Dolayısıyla karanlık iletkenliğin sıcaklıkla değişimi farklı kriyostat basıncları için, denek soğurken ve ısınırken incelenmiştir. Bu deneyler farklı oranlarda azot içeren denekler için tekrarlanmış ve azot oranının artması ile, aktivasyon enerjisinin ve karanlık iletkenliğin değişimi incelenmiştir. Aynı zamanda artan azot oranının gözlediğimiz piklere etkisi incelenmiştir.

Fotoiletkenlik deneylerinde 630nm dalgaboyuna sahip bir led grubu kullanılarak, 10¹⁴-10¹⁷ foton/cm²s foton akısı aralığında saf deneğin fotoiletkenliği, sıcaklığın fonksiyonu olarak incelenmiştir. Geçici fotoiletkenlik deneyleri ile de, taşıyıcıların sönüm zamanının sıcaklıkla değişimi 10¹⁶ve 10¹⁷ foton/cm²s foton akıları için incelenmiştir. Elde edilen verilerden deneğin sürüklenme mobilitesinin sıcaklıkla ve foton akısı ile değişimi hesaplanmıştır. Bu deneyler farklı oranlarda azot içeren denekler için tekrarlanmış ve azot oranının artması ile fotoiletkenliğin, taşıyıcıların sönüm zamanının ve sürüklenme mobilitesinin değişimi incelenmiştir.