Hidrojenlendirilmiş nanokristal silisyum (nc-Si:H) tek katman örneklerin üretimi ile elektronik ve optik özelliklerinin incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2013
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: TİMUÇİN EREN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): AKIN BACIOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hidrojenlendirilmiş nanokristal silisyum (nc-Si:H) ve mikrokristal silisyum (?c-Si:H) ince film örnekler, PECVD sisteminde, yüksek oranda hidrojen (H2) ile seyreltilmiş silan (SiH4) gazının 13,56 MHz RF plazması kullanılarak, cam ve kristal silisyum alttabanlar üzerine büyütülmüştür. İnce filmlerin üretilmesinde 200 ve 1900 mTorr kazan basınçlarında; 300 ve 150 ?C alttaban sıcaklıklarında iki seri örnek hazırlanmıştır. Örnek hazırlama koşulları, çoğunlukla RF gücü ve H2 seyreltme oranları ayarlanarak yapılmıştır. H2 seyreltmesi % 85 ? 99 aralığında yapılmış, RF gücü ise 10 ? 30 W aralığında uygulanmıştır. Seyreltme oranının ayarlanması için, H2 gazının akış hızı 100 sccm?de sabit tutulurken, SiH4 gazı akış hızı 1 ? 17 sccm aralığında değiştirilmiştir. Örneklerin karakterizasyonunda Raman saçılması, optik geçirgenlik, sıcaklığa bağlı karanlık iletkenlik ve sabit fotoakım yöntemi, (CPM), ölçümleri kullanılmıştır. Raman saçılması deneylerinin sonucunda, amorf faza ilişkin ka = 480 cm-1 dalga sayısında gözlenen Raman kayması sinyaline ek olarak, oluşan kristal boyutlarının büyüklüğüne bağlı olarak, nanokristal faza ilişkin km = 510 cm-1 ve mikrokristal faza ait kc = 520 cm-1 dalgasayılarında karakteristik pikler gözlenmiştir. Kristal fazlara ilişkin 510 ve 520 cm-1 pikleri ile amorf faza ilişkin 480 cm-1 bandının şiddetleri kullanılarak kristalleşme oranları hesaplanmıştır. RF gücü 10 W ve daha küçük güçlerde hazırlanan örneklerde, hiç bir seyreltme oranı için kristalleşmeye rastlanmamıştır. RF gücü 20 W değerinde sabit tutularak, H2 seyreltmesi dH = % 85 - 99 aralığında tarandığında, kristalleşme XC = % 37 ? 21 aralığında değiştirilebilmiştir. H2 seyreltme oranı % 99?da sabit tutularak RF gücünün 15 - 30 W aralığında tarandığı örnek setinde ise, kristalleşme % 19 ? 58 aralığında değişmiştir. Örneklerin Tauc optik aralığı, E_g^Taucun 1,77 ? 2,02 eV aralığında, Cody optik aralığı, E_g^Codynin ise 1,70 ? 1,96 eV aralığında, kristalleşmeye bağlı olarak, değiştiği gözlenmiştir. Karanlık iletkenlik aktivasyon enerjisinin de kristalleşme oranına bağlı olarak ~1.2 eV?tan ~0,9 eV?a azaldığı gözlenmiştir. Kristalleşme oranına bağlı yasak enerji aralığının artışı ve aktivasyon enerjilerinin değişimleri, amorf-mikrokristal fazlar ve nanokristal yapıların kuantum boyut etkisine dayandırılarak tartışılmıştır. 20 W?lık sabit RF gücü kullanılarak farklı seyreltme oranlarında büyütülen ve % 99?luk sabit seyreltme oranı kullanılarak farklı RF güçlerinde büyütülen örnekler için Urbach parametrelerinin değişimi kristalleşme oranına bağlı olarak tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler: nc-Si:H, c-Si:H, nanokristal silisyum, mikrokristal silisyum.