Reaktif Dc Magnetron Sıçratma Tekniği İle N-tipi Silisyum Altlık Üzerine Bakır Oksit İnce Film Biriktirme

Abstract

Bakır oksit (Cu2O) 2.2 eV band aralığına sahip p-tipi bir yarıiletkendir ve güneş pili uygulamalarında kullanılmaktadır. CuO ise, yüksek güneş emiciliği ve düşük ısıl yayınım özellikleri nedeniyle, güneş ısıl enerji kollektörlerinde seçici-emici yüzey olarak kullanılmaktadır. Bakır oksit yapıları, düşük maliyetli güneş pili uygulamalarında kullanım alanları bulmaktadır. Düşük maliyetin yanı sıra, toksik olmaması, teorik güneş pili veriminin %18 olması, kolay elde edilebilirliği ve oksit tabaka oluşumunun kolaylığı, bakır oksit yapıların tercih edilmesinin nedenleri olarak gösterilmektedir. Farklı bakır oksit yapılarını metalik bakırın termal oksidasyonu, elektroliz, kimyasal oksidasyon ve sıçratma teknikleri ile elde etmek mümkündür. Bu çalışmada, yüksek safiyette n-tipi tek kristal silisyum yarı iletken taban malzeme üzerine reaktif DC magnetron sıçratma tekniği ile, yüksek safiyette, yüksek iletkenliğe sahip ve oksijen içermeyen bakır hedef malzeme kullanmak suretiyle, farklı oksijen akış hızı, bias voltajı ve sıcaklık şartlarında bakır oksit ince film biriktirme işlemi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen ince filmlerin faz yapıları x-ışınları difraksiyonu metodu ile belirlenmiştir. Mikro yapı karakterizasyon çalışmaları ise taramalı elektron mikroskobu gerçekleşmiştir. Elde edilen filmlerin x-ışın difraksiyonu analizleri sonucunda, üretim koşullarına bağlı olarak değişen miktarlarda Cu2O ve CuO fazlarının oluştuğu gözlenmiştir.

Copper oxide (Cu2O) is a semiconductor material with 2,2 eV bandgap and used in solar cell applications. With high solar absorbance and low thermal emission properties, CuO is a well known material for photovoltaic and photothermal solar energy conversion. Different oxides of copper are of interest because of their emerging applications in low-cost solar cell technology. Apart from its low cost, the other unique features are that it is nontoxic, it has a theoritical solar cell efficiency of 18%, Cu is available in abundance and formation of oxide layer is simple. Various techniques to prepare these copper oxides are available, for example the thermal oxidation of metallic copper, electrodeposition, chemical oxidation and reactive sputtering. In this study, copper oxide films are with DC magnetron sputtering technique on p-type silicon wafer deposited. High purity, oxygen free and high conductivity copper used as target. Deposited thin films are with x ray diffraction and scanning electron microscope characterized. Effects of oxygen partial pressure, bias voltage and heat on film deposition are examined. XRD results of deposited films shows, different amounts of CuO and Cu2O phases were obtained depanding on production conditions.