ZnO TABANLI FOTODEDEKTÖR TASARIMI, FABRİKASYONU ve KARAKTERİZASYONU


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Ümit Doğan

Danışman: Kamuran Kara Koç

Özet:

Tez çalışması kapsamında atmalı filtreli katodik vakum ark depolama (Pulsed Filtered Carhodic Vacuum Ark Depositon, PFCVAD) yöntemi ile büyütülmüş farklı tavlama sıcaklıklarına sahip n-tipi çinko oksit (ZnO) ince film örneklerin yapısal özellikleri, optik ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. ZnO ince film örneklerin Hall ölçümleri yapılmıştır ve ince film örneklerin taşıyıcı konsantrasyonları, özdirençleri ve mobiliteleri belirlenmiştir. Hall Olayı ölçümü sonucunda elde edilen veriler tavlama sıcaklıklarına bağlı olarak karşılaştırılmıştır. ZnO ince filmlerin geçirgenlik ölçümleri yapılmış ve bu ölçüm sonuçlarından yararlanılarak enerji bant aralığı hesapları yapılmıştır. Daha sonrasında tavlama sıcaklıklarına bağlı olarak ZnO ince filmlerin enerji bant aralıkları karşılaştırılmıştır. ZnO ince film örneklerin XRD ve SEM ölçümleri alınmış ve alınan ölçümlerden ZnO’nun tanecik büyüklükleri hakkında bilgiler elde edilmiştir. Örneklerin EDS ölçümleri yapılmış ve elemental kompozisyonları hakkında bilgiler elde edilmiştir. Çalışma kapsamında incelenen n-tipi ZnO ince film örnekler tarak şekilli (Inter Digital Transducer, IDT) maske kullanılarak fabrikasyon sürecinden geçmiştir ve metal-yarıiletkenmetal (Metal Semiconductor Metal, MSM) fotodedektör yapısında aygıt fabrikasyonu yapılmıştır. Üretilen MSM fotodedektörlerin optiksel ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. MSM fotodedektörler solar simülatör lambası altında filtresiz ve 370 nm filtre kullanılarak +5 V besleme voltajı altında fotoiletkenlik ve -5 V - +5 V aralığında akım-voltaj (I-V) ölçümleri yapılmıştır. Alınan ölçüm sonuçları ile fotodedektörün dedektör parametreleri belirlenmiş ve bulunan sonuçlar tavlama sıcaklıklarına bağlı olarak karşılaştırılmıştır. Fotodedektörün ideal çalışma besleme gerilimini belirlemek adına 0.25 V – 5 V arası besleme gerilimi altında 0.25 V besleme gerilimi aralıkları ile fotoiletkenlik ölçümleri alınmıştır. Tez çalışması kapsamında incelenen tüm örnekler PFCVAD yöntemi ile Çukurova Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü’nde büyütülmüştür. ZnO ince film örneklerin geçirgenlik, XRD ve Hall Olayı ölçümleri yine Çukurova Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü’nde yapılmıştır. Tez kapsamında incelenen tüm MSM ZnO fotodedektörlerin fabrikasyonunda litografi yöntemlerinden fotolitografi yöntemi kullanılmıştır. Fabrikasyon süreci İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü Nano ve Optoelektronik Araştırma Laboratuvarı bünyesi altında yer alan İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında fabrikasyonu yapılan tüm ZnO MSM fotodedektör örneklerin optiksel ve elektriksel karakterizasyonları için yapılan tüm ölçümler yine İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü bünyesinde yer alan Nano ve Optoelektronik Araştırma Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir.