Hidrojenlendirilmiş nanokristal silisyum alt-oksit (nc-SiOx:H; x<1) ince filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: KEMAL RÜZGAR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): AKIN BACIOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hidrojenlendirilmiş nanokristal silisyum altoksit (nc-SiOx:H; x < 1) örnekler, plazma destekli kimyasal buhar biriktirme sisteminde (PECVD), yüksek oranda hidrojen (H2) ile seyreltilmiş, silan (SiH4) ve karbondioksit (CO2) gaz karışımının, 13,56 MHz radyo frekansı (RF) plazması yardımıyla, cam ve kristal silisyum alttabanlar üzerine, büyütülmüştür. RF güç yoğunluğu 60 mW/cm2, vakum kazanı toplam basıncı 1900 mTorr ve alttaş sıcaklığı 150 C'de sabit tutularak üç küme örnek hazırlanmıştır. Hidrojen seyreltme oranları, % 90, 95, 99 olarak seçilmiştir. Bu oranlar aynı zamanda kümelerin ayrılmasında temel alınmıştır. Her kümedeki örnekler ise, bağıl karbondioksit akış oranlarının % 0 85 aralığında sistematik olarak taranmasıyla üretilmiştir. Üretilen örneklerin karakterizasyonunda Fourier dönüşümlü kızılaltı (FTIR) spektroskopisi, optik geçirgenlik, sabit fotoakım yöntemi (CPM), sıcaklığa bağlı karanlık iletkenlik ve Raman saçılması teknikleri kullanılmıştır. FTIR geçirgenlik deneyinden elde edilen soğurma katsayısı spektrumundan yararlanılarak örneklerin içerdiği oksijen ve hidrojenin atomik konsantrasyonları saptanmış ve karbondioksit bağıl akış oranı ve hidrojen seyreltme oranları ile ilişkisi incelenmiştir. Raman saçılması tekniği ile amorf ve kristal fazlara ilişkin Raman kaymaları (dalga sayıları sırasıyla, ~ 480 ve 520 cm-1) sinyal şiddetlerinden kristalleşme oranları hesaplanmıştır. Hidrojen seyreltme oranı, dH = % 99 olan örnek kümesinde kristalleşmenin iv Xc = % 0 10 arasında değişirken, dH = % 95 olan örneklerde bu oranın Xc = % 7 60 aralığında ve dH = % 90 olduğu durumda ise kristalleşmenin Xc = % 8 50 aralığında değiştiği bulunmuştur. Kristalleşmenin oluşumunda sadece hidrojen seyreltme oranın değil, karbondioksit bağıl akış hızı oranının da etkin olduğu yorumu yapılmıştır. Optik geçirgenlik spektrumlarından hesaplanan Tauc optik bant aralıklarının (EgTauc) 1,72 2,19 eV aralığında değiştiği gözlenmiştir. Sıcaklığa bağlı karanlık iletkenlik deneylerinden, aktivasyon enerjisinin (Ea) 0,89 1,17 eV aralığında değiştiği bulunmuştur. Tauc optik aralığı ve aktivasyon enerjilerinin değişimi, nanokristal oluşumu, kuantum boyut etkisi ve kristalleşme oranları temelinde yorumlanmıştır. Sabit fotoakım yöntemi deneylerinden elde edilen Urbach parametreleri, örneklerin içerdiği oksijen konsantrasyonu ve kristalleşme oranları çerçevesinde tartışılmıştır.