close

Enter

Log in using OpenID

Conference Full Paper template

embedDownload
2 9 . C a m S e m p o z y u m u / 2 9 . G l a s s S y mp o s i u m - 0 7 K a s ı m 2 0 1 4 / 0 7 N o v e m b e r 2 0 1 4
Kadir Has Üniversitesi Cibali Kampüsü – Balat / İstanbul (D Blok Büyük Salon: 3. Oturum 15:30 -15:50)
ELEKTRONİK AYGIT UYGULAMALARI İÇİN CAM ÜZERİNE
GALYUM KATKILI ÇİNKO OKSİT GEÇİRGEN-İLETKEN İNCE
FİLM ÜRETİMİ
Gündoğdu Şahin¹, A. Halis Güzelaydın², Enver Tarhan¹
¹İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü
²İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü
[email protected], [email protected] , [email protected]
Halis Güzelaydın, 1984 yılında İzmir' de doğdu.
İlköğretimini Şehit Muzaffer Erdönmez İlköğretim
Okulunda, ortaöğrenimini Konak Anadolu Lisesinde
tamamladı. Lisans derecesini Dokuz Eylül Üniversitesi
Metalürji ve Malzeme Mühendisliğinden aldı. Yüksek
Lisans derecesini İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
Malzeme Bilimi ve Mühendisliğinde tamamladı. Halen
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Malzeme Bilimi ve
Mühendisliğinde
doktora
çalışmalarına
devam
etmektedir.
ÖZET
Çinko oksit (ZnO); eczacılık, gıda, kozmetik gibi birçok alanda kullanım yeri olan bir
malzemedir. Günümüzde çinko oksit, mor ötesi engelleyici cam kaplamalarında, tıbbi
plasterlerde, varistör, diyot, transistör gibi elektronik devre elemanlarında, güneş pilleri,
LED, OLED ve kapasitif dokunmatik LCD ekranlar için geçirgen iletken elektrotlarda,
ışık ve gaz sensörlerinde, piezoelektrik malzemelerde ve bunlar gibi daha pek çok alanda
yaygın olarak kullanılmaktadır.
20. yüzyılın ilk çeyreğinden beri, gelişen fiziksel ve kimyasal karakterizasyon
teknikleriyle birlikte çinko oksit üzerine yapılan araştırmalar da giderek artmaktadır.
Çinko oksidin bir yarı iletken olarak karakterize edilmesi ve üretilmesi onlarca yıl öteye
dayanır. Oda sıcaklığındaki (300 K) 3.37 eV’lik geniş ve direkt enerji bant aralığı, 60
meV ekziton bağlanma enerjisi, doğal n-tipi iletkenlik gibi üstün özelliklere sahip çinko
oksit, yaygın olarak bulunabilmesi, görece kolay üretim ve işlenebilirliği ile geçirgen
iletken oksit bir malzeme olarak özellikle optik ve elektronik alanlarında ince film olarak
üretilip kullanılmaya başlanmıştır. Çinko oksidin, optoelektronik ve fotovoltaik
aygıtlarda geniş kullanım alanı bulunan galyum nitrat (GaN) gibi bileşik yarıiletken
malzemelere alternatif olarak konumlandırılması doğrultusunda araştırmalar
yürütülmektedir.
Çinko oksit, yapısından gelen doğal ve baskın n-tipi iletkenliğe sahiptir. Doğal n-tipi
iletkenliğinin baskınlığı, çinko oksitte kararlı ve tutarlı p-tipi iletkenlik geliştirilmesini
zorlaştırmaktadır. Bu da, p-n yarıiletken çifti gerektiren güneş pili, ışık yayan ya da lazer
diyot ve transistör gibi uygulamalarının çinko oksit ile gerçekleştirilmesine şimdilik engel
Bildiri Özetleri / Abstracts •
Araştırma ve Teknolojik Geliştirme Başkanlığı / Research and Technological Development Presidency - 1
2 9 . C a m S e m p o z y u m u / 2 9 . G l a s s S y mp o s i u m - 0 7 K a s ı m 2 0 1 4 / 0 7 N o v e m b e r 2 0 1 4
Kadir Has Üniversitesi Cibali Kampüsü – Balat / İstanbul (D Blok Büyük Salon: 3. Oturum 15:30 -15:50)
teşkil etmektedir. Yapılan araştırmalar, bu baskın doğal n-tipi iletkenliğin çinko oksit
yapısında bulunan hidrojen safsızlıkları nedeniyle oluştuğunu ortaya koymuştur. Yakın
geçmişe kadar kararlı ve tutarlı p-tipi iletkenliğe sahip çinko oksit üretimi tam olarak
gerçekleştirilememişti ve bunun en büyük sebepleri baskın n-tipi iletkenlik ve hidrojen
safsızlıklarının varlığıydı. Ancak yapılan son çalışmalar, çinko oksitte kararlı ve tutarlı ptipi iletkenliğe adım adım yaklaşıldığını göstermektedir. Geçtiğimiz yıl, özellikle eşkatkılama teknikleri kullanılarak p-tipi iletkenlik problemi büyük ölçüde aşılmıştır. Çinko
oksit, birçok farklı element ile (galyum, hidrojen, alüminyum, azot v.b.) katkılanarak
elektronik ve optik özellikleri uygulama alanına göre özelleştirilebilir. Bu durum çinko
okside muadilleri karşısında büyük avantaj sağlar. Baskın doğal n-tipi iletkenliği, çok
çeşitli katkılanabilirlik ve bunların optoelektronik özelliklerine etkileri sayesinde çinko
oksit, karışık yapılarla beraber ya da doğrudan kendi n-tipi iletkenlik özelliği daha da
geliştirilerek elektronik, optik, optoelektronik ve fotovoltaik uygulamalarda
kullanılmaktadır.
Bu çalışmada, geleneksel geçirgen iletken oksit malzemelerin yerine geçebilecek çinko
oksit ince filmler, literatürde yer alan daha önceki çalışmalarda fotoiletkenlik özelliğini
geliştirdiği gözlenen galyum ile safsızlaştırılmış olarak radyo-frekans magnetron
saçırtma tekniği ile cam üzeride üretilecektir. Sonrasında, üretilen ince filmler %10’luk
sodyum hidroksit çözletisi ile işlenerek hidrojenize edilecektir. İnce filmler, çok yüksek
vakum haznesinde, seramik çinko oksit ve galyum oksit hedefler kullanılarak argon
plazması altında üretilecektir. Üretilen filmlerde, galyumun kütle yüzdesi belirli
aralıklarda değiştirilerek ve film yüzeyine uygulanan sodyum hidroksit çözeltisi
uygulama süresi ve sıcaklığı değiştirilerek optimizasyon yapılacaktır. Bütün bu
optimizasyon çalışmaları cam alttaşlar üzerine yapılacaktır. Cam üzerinde üretilen ince
filmlerin, elektriksel, optik ve yapısal özellikleri incelenecektir. Elektriksel özellikler,
iletkenlik, yük hareketliliği, yük taşıyıcısı konsantrasyonu; optik özellikler, ışık geçirimi,
fotolüminesans, yansıtma, soğurma; ve yapısal özellikler, kristalleşme, film kalınlığı,
yüzey morfolojisi, tane boyutu başlıkları altında, akım-voltaj ölçümü, dört nokta ölçüm
ucu, X-ışını kırınımı, atomik kuvvet mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu,
fotolüminesans, mor ötesi ve görünür bölge spektroskopisi ile Raman spektroskopisi
teknikleri kullanılarak karakterize edilecektir. Elde edilen bulgular doğrultusunda
optimize edilmiş çinko oksit filmler elektronik aygıt uygulamaları için kaliteli ve yüksek
verimli geçirgen iletken oksit elektrot malzemesi olarak geliştirilecektir. Üretilecek olan
çinko oksit ince filmlerde; görünür bölgede %80’in üzerinde optik geçirgenlik, mor ötesi
bölgede artmış geçirgenlik, 1020 cm-3 düzeylerinde yüksek yük taşıyıcı yoğunluğu,
artmış yük hareketliliği, 10-4 ?.cm düzeylerinde düşük elektriksel direnç, yapısal
kararlılık ve oksitlenme, nemlenme gibi etkilere karşı yüksek dayanım öngörülmektedir.
Anahtar Sözcükler: çinko oksit, geçirgen iletken oksit, galyum, sodyum hidroksit
Bildiri Özetleri / Abstracts •
Araştırma ve Teknolojik Geliştirme Başkanlığı / Research and Technological Development Presidency - 2
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
326 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content