Cds, Cdo ve Zno yarı iletken nano yapılarının boyut kontrollü üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Nanometre ölçeğinde yarıiletken materyallerin essiz özellikleri ve gelismis performansı boyutlarına bağlı olarak değisir. Bu nedenle tane boyutuna bağlı olarak materyallerin optik, yapısal, morfolojik özelliklerinin değisimi üzerine çalısmalar son derece önemlidir. Bu çalısmada ısık yayıcı diyotlar, fotodedektörler, fototransistörler, günes pilleri, gaz sensörleri gibi elektronik ve optoelektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan CdS, CdO ve ZnO yarıiletken bilesikleri sırasıyla kimyasal banyoda büyütme (KBB) ve elektrokimyasal büyütme (EB) teknikleri kullanılarak cam alt tabanlar üzerine boyut kontrollü üretilmistir. Elde edilen nanoyapılı filmlerin optik, yapısal, yüzey morfolojik özellikleri ve kompozisyon analizleri sırasıyla UV-vis (Ultraviolet-visible spectroscopy), XRD (X-Ray Diffraction-X-ısını kırınımı), SEM (Scanning Electron Microscope-Taramalı Elektron Mikroskobu), AFM (Atomic Force Microscope-Atomik Kuvvet Mikroskobu) ve EDS (Energy Dispersive Spectroscopy-Enerji Dağılımlı Spektroskopi) ile incelenmistir. CdS filmlerinin tane boyutunu kontrol etmek için iki yaklasım denenmistir. Đlkinde banyo sıcaklıkları değistirilmistir. Đkincisinde KBB tekniği modifiye edilmistir. Argon-iyon lazer demeti modifikasyon için kullanılmıstır. Yapılan analizler neticesinde, banyo sıcaklığının artmasıyla filmlerin tane boyutları artarken, yasak enerji aralıkları azalmıstır. Lazer etkisi ile üretilen filmlerde ise lazer demetinin gücünün artmasıyla filmlerin tane boyutları azalırken, yasak enerji aralıkları artmıstır. CdO ve ZnO filmlerinde tane boyutunu kontrol etmek için galvanostatik teknikle farklı akımlar uygulanarak çekirdek tabakası olusturulmus ve bu çekirdek tabakası üzerine potansiyostatik teknikle film üretimi gerçeklestirilmistir. Filmlerin tane boyutu üzerine çekirdek tabakasının etkisi incelenmistir. CdO ve ZnO filmlerinde çekirdek tabakası ve çekirdek tabakası olusturmak için uygulanan akımın artması alt taban üzerinde olusan kristallerin yoğunluğunun artmasına, tane boyutlarının azalmasına neden olmuştur.

The unique properties and improved performances of nanometer scale semiconductor materials vary depending on their size. Therefore, studies on the exchange of optical, structural and morphological properties of materials depending on the grain size are extremely important. In this study, CdS, CdO and ZnO semiconductor compounds commonly used in electronic and optoelectronic applications such as light emitting diodes, photodedectors, phototransistors, solar cells, gas sensors were produced the size controlled on glass substrates using chemical bath deposition (CBD) and electrochemical deposition (ED) techniques, respectively. The optical, structural, and surface morphological properties and analysis of composition of obtained nanostructured films were investigated by using UV (Ultraviolet-visible spectroscopy), XRD (X-Ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope) and EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), respectively. In order to control the grain size of the CdS films, two different approaches were tried. First, bath temperatures were varied. Second, CBD technique was modified. The Argon-ion laser beam was used for the modification. Analyzes showed that increase of the bath temperature decreased the energy band gaps while the grain sizes of films increased. For the films produced by the effect of the laser beam, increasing the power of the laser increased the energy band gaps while decreasing the grain size of the films. In order to control the grain size of the CdO and ZnO films, a seed layer was constructed with galvanostatic technique by using various currents and then a film was produced on this seed layer with potentiostatic technique. The effect of seed layer on the grain size of the films was investigated. It was concluded from analyzes that for CdO and ZnO films, using the seed layer and increasing the current to produce the seed layer caused an increase in the density of the crystals accumulated on substrate and decrease the grain size of films.