Nötronlara Maruz Kalan ZnO: Al/P-Si Heterokavşakların Akım-voltaj Karakteristiklerinde Oluşan Değişimlerin İncelenmesi

Abstract

Bu Yüksek Lisans tezinde reaktör nötronlarına maruz kalmış ZnO:Al/p-Si heterokavşakların akım-voltaj (I-V) karakteristiklerinde oluşan değişimler incelenmiştir. Günümüzde araştırmalarda ince filmler elektronik aygıt teknolojisinin temelini oluşturmaktadırlar. Çinko oksit (ZnO) güneş pili, UV lazerler ve LED'lerde gibi fotoelektronik uygulamalar için gelecek vaad eden optoelektronik malzeme olarak göz önüne alınmaktadır. ZnO:Al ince filmlerin radyasyon karşısındaki elektriksel davranışlarında oluşan değişiklikler elektronik düzeneklerde ilgi çekici bir konudur. ZnO:Al/p-Si heterokavşaklar p tipi silikon tabakalar ve cam taşıyıcılar üzerinde sol-jel daldırarak kaplama tekniği ile oluşturuluştur. Bu amaçla, ZnO:Al ince filmler sol-jel daldırarak kaplama yöntemi kullanılarak farklı Al konsantrasyonlarında katkılanarak, farklı tavlama sıcaklıklarında ve farklı ortamlarda tavlanarak üretilmiştir. Al katkılı çinko oksit (ZnO:Al) ince filmler termal nötronların ince film üzerinde oluşturduğu etkiyi incelemek amacıyla İTÜ TRİGA Mark-II Eğitim ve Araştırma reaktöründe reaktör nötronlarına maruz bırakılmıştır. ZnO:Al ince filmler ve ZnO:Al/p-Si heterokavşaklar, İTÜ TRİGA Mark-II Eğitim ve Araştırma Reaktörü'nün Teğetsel Işınlama Tüpü'nde termal nötronlara maruz bırakılmıştır. Termal nötronlara maruz kalmış ZnO:Al/p-Si heterokavşakların karanlık ve aydınlık ortamlardaki akım – voltaj (I-V) ve akım yoğunluğu-voltaj karakteristikleri incelenmiştir. Teğetsel Işınlama Tüpü'ndeki kolimatöre yerleştirilen örneklerin, ışınlama süresindeki artışa bağlı olarak elektriksel iletkenliğinde artış olduğu tespit edilmiştir. Omik kontakt elde edilen Cu/ZnO:Al/p-Si/Al konfigürasyonundaki heterokavşakların akım – voltaj (I-V) ve akım yoğunluğu-voltaj karakteristiklerinde oluşan değişimler değerlendirilmiştir. Işınlanmış filmlerdeki en düşük yüzey direnci vakumda 700°C'de tavlanmış olan ve 1.2 at. % Al konsantrasyonunda katkılı filmde tespit edilmiştir. Işınlanmamış ZnO:Al ince filmlerin I-V karakterisitklerinde oluşan değişimler reaktör nötronları ile ışınlanmış ZnO:Al ince filmler ile karşılaştırılmıştır. Nötronların elektriksel karakteristikler üzerine etkisi ışınlanmış ve ışınlanmamış hal için değerlendirilmiştir.

In this master thesis, the changes in the current-voltage (I-V) characteristics of ZnO:Al/p-Si heterojunctions irradiated by neutrons are investigated. Nowadays, the thin films constitute the bases of the technology of electronic devices in the researches. Zinc oxide (ZnO) is considered as a promising optoelectronic material for photoelectronic applications such as solar cells, UV lasers and LEDs. The changes in electrical behaviours of the ZnO:Al thin films against the radiation is an interesting subject at the electronic devices. ZnO:Al/p-Si heterojunctions were fabricated by sol-gel dip coating technique onto p-type Si wafer and glass substrates. For this reason, ZnO:Al thin films produced at different Al concentrations, annealing temperatures and atmospheres by sol-gel dip coating technique. Al doped Zinc oxide (ZnO:Al) thin film was irradiated to examine the effect of thermal neutrons on the thin film by reactor neutrons at ITU TRIGA Mark-II Training and Research Reactor. ZnO:Al thin films and ZnO:Al/p-Si heterojunctions were irradiatied by thermal neutrons in the tangential beam tube of ITU TRIGA Mark-II Training and Research Reactor. Current-Voltage (I-V) and Current Density – Voltage characteristics of ZnO:Al/p-Si heterojunctions irradiated by thermal neutrons were investigated in dark and light. The changes of Current-Voltage (I-V) and Current Density – Voltage characteristics of the heterojunctions were evaluated at Cu/ZnO:Al/p-Si/Al configuration obtained ohmic contact . It is determined that the electrical conductivity of the samples placed in the collimator of tangential beam tube increased with the rise of the irradiation time. The lowest surface resisitivity of the irradiated ZnO:Al thin film was determined that the film was annealed in vacuum at 700°C with 1.2 at. % Al concentration. The changes of I-V characteristics of the unirradiated ZnO:Al thin films were compared with the irradiated ZnO:Al by reactor neutrons. The effect of neutron irradiation on the electrical characteristics of the ZnO:Al thin film was evaluated for the unirradiated and the irradiated states.