ZnO/Si heteroeklem diyotların yapısal, elektriksel ve optik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, Radyo Frekans Magnetron saçtırma tekniği kullanılarak (100) kristal yönelimli p-tipi Silisyum üzerine ZnO ince film büyütülerek ZnO/Si hetero eklem diyot elde edilmiştir. Üretilen hetero eklem diyotun morfolojik analizi X-Işını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak incelenmiştir. XRD sonuçları ZnO ince filmin kübik nano kristal yapıda olduğunu göstermiştir. AFM ve SEM analiz sonuçları ile filmin yaklaşık olarak 2 nm yüzey pürüzlülük değeri ile tüm yüzeyi kaplayan düzgün bir dağılım gösterdiği tespit edilmiştir. ZnO ince filmin optik karakterizasyonu cam alt taş üzerine kaplanan ZnO ince filmden ölçülmüştür. ZnO'nun yasak band aralığı 3,34 eV olarak hesaplanmıştır. Üretilen diyotun akım-voltaj ve kapasitans-voltaj ölçümleri gerçekleştirilerek yapının elektriksel parametreleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, üretilen yapının fotovoltaik karakteristiği aydınlık akım-voltaj ölçümleri ile belirlenmeye çalışılmıştır.

In this thesis, a ZnO/Si heterojunction diode was produced by using the Radio Frequency (RF) Magnetron sputtering technique to deposit ZnO thin film on the p-type (100) Silicon wafer. The morphological properties of the fabricated heterojunction diode were investigated by the X-ray Diffraction (XRD) technique, the Scanning Electron Microscopy (SEM) and the Atomic Force Microscopy (AFM). XRD results showed that ZnO thin film was cubic with a nano crystalline structure. AFM and SEM analysis results showed that the film had a uniform distribution covering the entire surface with a surface roughness value of approximately 2 nm. The optical characterization of the ZnO thin film was measured from the ZnO thin film deposited on the glass substrate. The optical band gap value of the ZnO thin film was calculated to be 3,34 eV. The current-voltage and capacitance-voltage measurements of the fabricated diode were carried out to determine the electrical parameters of the structure. The obtained results were compared with literature. In addition, photovoltaic characterization of the fabricated structure was determined by current-voltage measurements.