Ultrasonik kimyasal püskürtme yöntemiyle elde edilen mn katkılı cds filmlerinin bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

II-VI yarıiletkenlerin opto-elektronik özellikleri onları temel fiziğin ve fiziğe dayalı cihazların ilgi odağı yapmaktadır. Son yıllarda bu tip yarıiletkenlerden olan CdS’e Mn, Fe ve Co gibi geçiş elementleri katılarak Seyreltik Manyetik Yarıiletken malzemelerin üretimi özellikle spintronik ve opto-elektronik teknolojisinde önem kazanmıştır. Bu çalışmada, Ultrasonik Kimyasal Püskürtme (UKP) tekniği ile farklı Mn miktarlarında (%10-30-50-70-90) CdS filmleri elde edilmiştir. Üretilen filmlerin bazı fiziksel özellikleri incelenerek, Mn elementinin etkisi araştırılmıştır. Cd1-xMnxS filmlerinin spektroskopik elipsometre ile kalınlıkları ve bazı optik parametreleri belirlenmiştir. Oda sıcaklığında ve farklı sıcaklıklardaki bant aralıklarının değerleri hesaplanmıştır. RAMAN spektrumlarından Mn’ın filmlerin yapısı üzerindeki etkisi belirlenmiştir. X-ışını kırınım desenlerinden, filmlerin polikristal yapıda oldukları ve %10 mangan miktarının yapısal özellikleri iyileştirmede en iyi miktar olduğu belirlenmiştir. Filmlerin yüzey özellikleri ve elemental analizleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-ışınları Spektrometresi (EDS) ile incelenmiştir. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ile filmlerin üç boyutlu yüzey topografileri ve yüzey pürüzlülükleri incelenmiştir. Filmlerin elektriksel özdirenç değerlerini belirlemek için dört-uç tekniği kullanılmıştır. Filmlerin elektriksel iletkenlik türleri sıcak-uç tekniği kullanılarak belirlenmiştir. Tüm sonuçlar fotovoltaik güneş pili uygulamaları ve opto-elektronik endüstrisi açısından değerlendirilmiş ve Mn elementinin etkisi belirlenmiştir.

Opto-elektronic properties of II-VI group semiconductors made them focus of interest for fundamental physics and devices adopted from physics. Recently, the production of Diluted Magnetic Semiconductors using CdS doped with transition metals such as Mn, Fe and Co, has come into prominence for spintronics and opto-electronic technology. In this work, CdS films at different Mn rates (10-30-50-70-90%) have been obtained by USP technique. Some physical properties of these films have been examined and the effect of Mn element has been investigated. Thicknesses and optical constants of Cd1-xMnxS films have been determined by Spectroscopic Ellipsometer. Band gap values have been calculated at room temperature and at different temperatures. Effect of Mn on film structure has been specified by Raman spectra. Xray diffraction studies have shown that all films are polycrystalline and Mn incorporation at 10% has the best effect on structural properties. Surface properties and elemental analysis of the films have been investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). Atomic Force Microscope (AFM) has been used to examine the three dimensional surface topography and surface roughness values of the films. Four-point probe technique has been used to determine the electrical resistivity values of the films. Electrical conductivity types of the films have been determined by hot-probe technique. All results have been interpreted in view of the photovoltaic solar cell applications and opto-electronics industry and the effect of Mn element has been classified.