FBE- Fizik Mühendisliği Lisansüstü Programı
Bu topluluk için Kalıcı Uri
Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, yüksek lisans ve doktora düzeyinde eğitim vermektedir.
Gözat
Yazar "Akgöz, Sare" ile FBE- Fizik Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeFiziksel Kaplama Teknikleriyle Üretilen Cuın1-xgaxse2 İnce Filmlerin Yapısal, Elektriksel Ve Optiksel Özellikleri(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015-06-22) Akgöz, Sare ; Karaağaç, Hakan ; 10077254 ; Fizik Mühendisliği ; Physics EngineeringBu çalışmada, tavlamanın etkisinin cam alttaşlar üzerine biriktirilen CuIn1- xGaxSe2 (x=0, 1 ve x=0.5) ince filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özelliklerini nasıl etkilediği ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. CuIn1-xGaxSe2 filmler, ısısal buharlaştırma ve elektron demeti gibi fiziksel kaplama yöntemleriyle üretilmiştir. CuIn0.9Ga0.1Se2 filmlerin üretimi için, farklı kalınlık ve biriktirme oranları gibi değişen parametreler uygulanarak hem ısısal buharlaştırma hem de elektron-demeti teknikleri kullanılmıştır. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler için ise yanlızca elektron demeti tekniği kullanıldı. Kaplama esnasında filmlerin kalınlıkları, kalınlık monitörü aracılığıyla kontrol edildi ve daha sonra DEKTAK profilometre ile filmlerin kalınlıkları belirlendi. Bu değerler CuIn0.9Ga0.1Se2 filmler için 500 ve 700nm olarak belirlenirken, CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler için 1μm olarak ölçüldü. Cam alttaşlar üzerine üretilen filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özelliklerini belirlemek için çok çeşitli karakterizasyon teknikleri kullanıldı. Filmlerin optiksel özelliklerini incelemek amacıyla, geçirgenlik ve yansıma ölçümleri UV-VISIBLE ve NKD fotospektrometreleri kullanılarak 300-1100 nm dalga boyu aralıklarında gerçekleştirildi. CuIn1-xGaxSe2 ince filmlerin enerji bant değerleri, elde edilen geçirgenlik ve yansıma değerleri kullanılarak, soğurma katsayısı ve foton enerjisi arasındaki ilişki ile hesaplandı. Ayrıca, yine bu ilişki kullanılarak, tavlama işleminin filmlerin enerji bant değerlerini nasıl değiştirdiği incelendi. Çoklu faz olarak üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 filmlerin enerji bant değerleri ısıtılmamış ile 450oC sıcaklığa kadar tavlanmış filmler için 1.43-1.69 eV aralığında bulundu. Tekli faz olarak üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 ince filmlerin enerji bant değerleri ise ısıtılmamış film için 1.14 eV ve 450oC’de tavlanmış film için 1.25 eV olarak belirlendi. Üretilen filmlerin yapısal özelliklerini ve film içerisinde bulunan fazları incelemek amacıyla X-ışın kırınımı tekniği kullanıldı. Hem çoklu faz hem de tek fazda üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 filmlerin ısıtılmamış ve 150oC’de tavlanmış örneklerinin amorf yapıda olduğu, amorf yapıdan çoklu kristalin yapıya geçişin ise 250oC’de gerçekleştiği belirlendi. Tavlama sıcaklığı arttıkça kristalin yapıda önemli derecede iyileşmelerin olduğu, pik şiddetlerinin belirli düzlem yönelimlerinde değişmelerinden anlaşıldı. Üretilen filmlerin yüzeyini ve morfolojisini incelemek amacıyla, taramalı elektron mikroskobisi (SEM), enerji dağılımlı X-ışını analizleri (EDAX), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve X-ışını foto-elektron spektroskopisi ölçümleri gerçekleştirildi. EDAX ölçümleri, CuIn0.9Ga0.1Se2 materyallerin hem kaynak olarak kullanılan tozun hem de ısıtılmamış filmin stokiyometrik olmadığını gösterdi. Ayrıca, yapıda bulunan elementler (Cu, In, Ga, Se), tavlama sıcaklığı arttıkça önemli derecede değişimler göstermiştir. SEM ölçümleri hem ısıtılmamış hem de tavlanmış filmlerin yüzeyinde çeşitli topaklanmaların olduğunu ve bu yapıların tavlama sıcaklığı ile birlikte önemli derecede değiştiğini göstermiştir. Bu değişimler ayrıca, AFM sonuçlarıyla uyum içerisindedir. Filmlerin foto-elektriksel karakterizasyonu için , 80-400K sıcaklık aralığında sıcaklığa bağımlı iletkenlik ve foto-iletkenlik ölçümleri gerçekleştirildi. İletkenliğin sıcaklığa göre değişim grafiğinin eğimleri kullanılarak CuIn1-xGaxSe2 filmlerin aktivasyon enerjileri belirlendi. Ayrıca filmlerin oda sıcaklığındaki özdirenç değerleri, 4-nokta prob tekniği ile hesaplandı. Tek faz olarak üretilen CuIn0.9Ga0.1Se2 filmler için, sıcaklığa bağımlı foto-iletkenlik ölçümleri, ısıtılmamış ve 250oC’de tavlanmış filmler için çeşitli ışık şiddetleri (17, 34, 55, 81 and 113 mW/cm2) altında gerçekleştirildi. Ölçüm sonuçları, 250oC’de tavlanmış filmde ışık şiddeti arttıkça iletkenlikte sistemli bir artışı olduğunu gösterdi. Isıtılmamış filmde ise ışık şiddeti artımı iletkenlikte büyük bir değişim yapmamıştır. Isıtılmamış ve 250oC’de tavlanmış filmlerin oda sıcaklığındaki özdireçlerinin sırasıyla 6,1x10-3 ve 6,5x105 Ω.cm olduğu belirlendi. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler cam alttaşlar üzerine elektron demeti yöntemi kullanılarak üretildi. Kaplama esnasında CuIn0.5Ga0.5Se2 tozu kaynak materyal olarak kullanıldı. Filmlerin kalınlıkları yaklaşık 1 μm olarak belirlendi. Daha önceden bahsedilen karakterizayon teknikleri, elektron demeti yöntemiyle üretilen CuIn0.5Ga0.5Se2 filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özelliklerini belirlemek amacıyla uygulandı. EDAX ölçüm analizleri, kaynak tozun neredeyse istenen stokiyometriye sahip olduğunu gösterdi. Üretilen filmlerde ise bu stokiyometriden önemli derecede sapmalar meydana geldiği gözlenmiştir. Cu elementinin atomik yüzdesi ısıtılmamış film için %0,38 civarında bulunmuştur. Tavlama işlemleri esnasında, filmde bulunan elementlerin filmdeki amotik yüzdelerinde önemli dalgalanmalar gözlemlenmiştir. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmlerin XRD spektrumlarında, CuIn0.5Ga0.5Se2, In4Se3, GaSe, In2Se3 ve Se fazlarının olduğu ve baskın pikin (1 0 3 ) yönelimindeki GaSe fazına ait olduğu görülmüştür. XRD sonuçları ayrıca, ısıtılmamış filmin amorf yapıda olduğunu ve çoklu kristal yapıya geçişin 250oC tavlama sıcaklığında meydana geldiğini göstermiştir. En yoğun kristalin yapı 350oC tavlama sıcaklığındaki filmlerde görülmüştür. CuIn0.5Ga0.5Se2 filmler için sıcaklığa bağımlı foto-iletkenlik ölçümleri ısıtılmamış ile 350oC ve 450oC’de tavlanmış filmler için daha önce bahsedilen ışık şiddetleri için gerçekleştirildi. Sonuçlar, ısıtılmamış ve tavlanmış tüm CuIn0.5Ga0.5Se2 filmlerdeki ışık şiddeti arttıkça iletkenlikte önemli derecede artışın olduğunu göstermiştir. Filmlerin oda sıcaklığındaki özdirenç değerleri ısıtılmamış, 350oC ve 450oC’de tavlanmış filmler için sırasıyla 6.76x107, 3.38x107 ve 2.19x105 Ω.cm olarak belirlendi. Geçirgenlik ve yansıma değerleri dikkate alındığında, ısıtılmamış ve tavlanmış filmlerin enerji bant değerlerinde dalgalanmalar olduğu görüldü. Soğurma katsayısı ile foton enerjisi arasındaki ilişki kullanılarak enerji bant değerleri, ısıtılmamış 150oC, 250oC, 350oC, 450oC ve 550oC’de tavlanmış filmler için sırasıyla 1.72, 1.78, 1.80, 1.81, 1.91 ve 1.92 eV olarak bulundu.