Galyum katkılı çinko oksit ince filmlerin karakterizasyonu ve üretim parametrelerinin ince filmlere olan etkilerinin incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Nanotıp A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ENVER KAHVECİ
Danışman: Filiz Betül Kaynak
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Saydam ve iletken oksit (TCO) ince filmler, yüksek optik geçirgenliğin yanı sıra düşük özdirenç değerlerine sahip malzemelerdir. Bu üstün özellikleri sayesinde optoelektronik, ince film transistörler, güneş hücreleri, sıvı kristal ekranlar (LCD), dokunmatik ekranlar ve enerji tasarruflu pencereler gibi birçok ileri teknoloji uygulamada yaygın kullanım alanına sahiptir. İndiyum kalay oksit (ITO); uygulama genişliği, farklı üretim teknikleri ile üretilebilmesi, kimyasal kararlılığı, iyi elektriksel iletkenliği ve yüksek optik geçirgenliği sayesinde en çok tercih edilen TCO ince film malzemesi olmuştur. Günümüzde ITO'nun bu popülerliğinin yanında, indiyum kaynaklarının yetersizliği, pahalılığı ve toksik bir element olması nedeniyle alternatif TCO ince filmler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Yüksek optik geçirgenliği, iyi elektriksel iletkenliği, toksik olmaması ve ucuz maliyetli olması nedeniyle, galyum (Ga) katkılı çinko oksit (ZnO) TCO ince filmler üzerinde yapılan çalışmalar günden güne önem kazanmaktadır. Ga katkılı ZnO ince filmler birçok üretim tekniği ile üretilebilmektedir. RF manyetik alanda sıçratma tekniği de bu tekniklerden birisidir. Üretim parametreleri ince filmlerin karakteristikleri üzerinde doğrudan etkilidir. Yapılan araştırmalarda bu üretim parametreleri olan; RF gücü, Ar proses basıncı, hedef-alttaş arası mesafesi, alttaş sıcaklığı, üretim sıcaklığı, üretim hızı gibi değerlerin ince filmlere olan etkileri incelenmekte ve optimizasyonu hedeflenmektedir. Bu çalışma kapsamında RF manyetik alanda sıçratma tekniği ile farklı RF gücü ve Ar proses basıncında üretilmiş Ga katkılı ZnO ince filmlerin karakterizasyonları yapılmıştır. Örneklerin optik, elektriksel ve yapısal özelliklerinin anlaşılabilmesi için, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), X-ışınları kırınımı (XRD), X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS), mor ötesi ve görünür bölge optik geçirim spektroskopisi (UV-VIS), odaklanmış iyon demeti (FIB) ve dört nokta kontak karakterizasyon cihazları kullanılmıştır. Karakterizasyonlar sonucunda, 230 W ve 0,4 Pa Ar üretim basıncına sahip olan ince filmimizin TCO uygulamalar için en uygun karakteristiğe sahip olduğu görülmüştür. 14,37 nm/dakika kaplama hızı ile büyütülmüş bu Ga katkılı ZnO ince filmimiz; 430 nm film kalınlığına, 400-800 nm dalga boyu aralığında ortalama % 83,2 optik geçirgenliğe, ortalama 120 nm tanecik ve 32,5 (±18,8) nm kristalit büyüklüğüne, 8,96 nm yüzey pürüzlülüğüne, 1,51×E-4 Ω.cm özdirence, 7,19×E21 cm-3 taşıyıcı yoğunluğuna, 5,72 cm2/V.s Hall mobilitesine ve film içerisinde atomik olarak % 49,54 çinko, % 46,11 oksijen ve % 4,35 galyum oranına sahiptir. Elde edilen karakterizasyon verileri ışığında RF manyetik alanda sıçratma yönteminde RF gücü ve Ar proses basıncı değişiminin ince film karakteristikleri üzerine olan etkileri anlaşılmış olup, ilerleyen çalışmalarda sistem optimizasyonları sağlanarak daha kaliteli katkılı ZnO ince filmler üretilmesi hedeflenmektedir.