Geri Dön

Tek kristal p–si temelli ın/n-cds/p-si/al heteroeklemlerin iki farklı teknik ile üretilmesi ve incelenmesi

Production and examination of single crystal p–si based in/n-cds/p-si/al heterojunctions with two different techniques

  1. Tez No: 1022658
  2. Yazar: HYAM DULLİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. VAGİF NEVRUZOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Silisyum tek kristali, Yarı iletken güneş pili, Yarı iletken ince filmler, Silicon single crystal, Semiconductor solar cell, Semiconductor thin films
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışmanın amacı kriyojenik kaplama yöntemi kullanarak farklı altlık sıcaklıklarında optik pencere özellikli CdS içerikli In/n-CdS/p-Si/Al heteroeklemin üretilmesi ve incelenmesidir. Bu doğrultuda, 1x1 cm boyutlarında, dikdörtgen şeklinde ve 200 µm kalınlığında p-tipi elektriksel iletkenliğe sahip silikon (Si) altlık üzerine, omik kontak olarak metalik alüminyum (Al) buharlaştırıldı. Daha sonra, elde edilen Si/Al yapısı vakum ortamda (10-6 Torr) 550 °C'de 15 dakika süreyle tavlandı ve Volt-Amper karakteristiği incelenerek elde edilen sonucun omik özellikli olduğu tespit edildi. Çalışmanın bir sonraki aşamasında, CdS filmleri farklı altlık sıcaklıklarında (300 K, 200 K ve 100 K) soğutulmuş Cam ve Si yüzeylerine kaplandı. CdS filmine omik kontak olarak metalik In ıslatma yöntemi ile uygulandı. Deneysel çalışmada ilk olarak, farklı altlık sıcaklıklarında elde edilen CdS/Cam ikili yapıların yüzey görüntüleri Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) ile incelendi. Görüntülerde, 300 K ile 100 K altlık sıcaklıklarında elde edilen filmlerin kristal yapılarının farklı boyutlu tanelerden oluştuğu görüldü. Bunula birlikte, 200 K altlık sıcaklığında üretilen CdS filminin soliton büyüme mekanizmasıyla gerçekleştiği ve bu durumun kristal yapının yaklaşık eşit boyutlu (12 - 15 nm) kümelerden oluşumuna neden olduğu anlaşıldı. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) incelemeleri en düşük yüzey pürüzlük değerinin 200 K altlık sıcaklığında üretilen CdS ince filminde olduğunu gösterdi. 200 K'de üretilen CdS filminde ortalama pürüzlülük değerinin (Ra) 1,1 nm, ortalama karekök pürüzlülük değerinin ise (Rq) 1,3 nm olduğu hesaplandı. Bununla birlikte, 300 K ve 100 K altlık sıcaklıklarında üretilen örneklerin pürüzlülük değerlerinin sırasıyla (300 K) Ra = 2,2 nm, Rq = 2,7 nm, (100 K) Ra = 3,1 nm, Rq = 3,9 nm değerlerinde oldu. X-ışını Kırınım Desenleri (XRD) incelemeleri tüm altlık sıcaklıklarında üretilen CdS filmlerinin hekzagonal kristal yapıda ağırlıklı olarak (002) düzleminde büyüdüğünü gösterdi. Optiksel ölçümlerle 300 K'de ve 100 K'de üretilen CdS filmlerinin optik şeffaflık değerlerinin sırasıyla (%90) ve (%80) olduğu görüldü. Bununla birlikte, soliton sıcaklığında (200 K) üretilmiş CdS filminin daha yüksek (%93) optik şeffaflık özelliği sergilediği anlaşıldı. Optik şeffaflık verileri kullanılarak çizilen soğurma spektrumlarından farklı altlık sıcaklıklarında üretilmiş CdS filmlerine ait yasak bant aralık değerleri (Eg) hesaplandı. Elde edilen sonuçlar, 300 K, 200 K ve 100 K'de üretilen CdS örneklerinin Eg değerlerinin sırasıyla 2,41 eV, 2,45 eV ve 2,48 eV değerlerinde olduğu hesaplandı. Çalışmanın bir sonraki aşamasında, 300 K, 200 K ve 100 K sıcaklıklarında p-Si/Al ikili yapı yüzeyinde CdS buharlaştırıldı ve üç farklı In/n-CdS/p-Si/Al heteroeklemler elde edildi. Elde edilen yapılar hava ortamında 220 ⁰C'de 15 dakika süreyle tavlandı ve heteroeklemin oluşumu sağlandı. Hazırlanan In/n-CdS/p-Si/Al heteroeklemler karanlık ve aydınlık (100 mW/cm2) ortamlarda incelendi. Elde edilen deneysel sonuçlar 200 K altlık sıcaklığında üretilen optik pencere katmanlı heteroeklemin diğer heteroeklemlere kıyasla daha yüksek fotovoltaik parametreler sergilediğini gösterdi.

Özet (Çeviri)

The aim of this study is to produce and investigate an In/n-CdS/p-Si/Al heterojunction with optical window properties containing CdS at different substrate temperatures using a cryogenic coating method. For this purpose, metallic aluminum (Al) was evaporated as an ohmic contact onto a 1x1 cm, rectangular, 200 µm thick silicon (Si) substrate with p-type electrical conductivity. Then, the resulting Si/Al structure was annealed in a vacuum (10⁻⁶ Torr) at 550 °C for 15 minutes, and the volt-ampere characteristic was examined, confirming that the resulting structure exhibited ohmic properties. In the next stage of the study, CdS films were coated onto cooled glass and Si surfaces at different substrate temperatures (300 K, 200 K, and 100 K). Metallic In was applied to the CdS film as an ohmic contact using a wetting method. In the experimental study, surface images of CdS/Cam binary structures obtained at different substrate temperatures were first examined using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM). The images showed that the crystal structures of the films obtained at substrate temperatures of 300 K and 100 K consisted of grains of different sizes. Furthermore, it was understood that the CdS film produced at a substrate temperature of 200 K was formed via a soliton growth mechanism, resulting in the crystal structure consisting of approximately equal-sized (12 - 15 nm) clusters. Atomic Force Microscopy (AFM) studies showed that the lowest surface roughness value was observed in the CdS thin film produced at a substrate temperature of 200 K. The mean roughness (Ra) of the CdS film produced at 200 K was calculated to be 1,1 nm, and the root mean square roughness (Rq) was calculated to be 1,3 nm. However, the roughness values of the samples produced at substrate temperatures of 300 K and 100 K were Ra = 2,2 nm, Rq = 2,7 nm (300 K), Ra = 3,1 nm, Rq = 3,9 nm (100 K), respectively. X-ray Diffraction Pattern (XRD) analyses showed that the CdS films produced at all substrate temperatures grew predominantly in the (002) plane in a hexagonal crystal structure. Optical measurements showed that the optical transparency values of the CdS films produced at 300 K and 100 K were (90%) and (80%), respectively. However, it was understood that the CdS film produced at the soliton temperature (200 K) exhibited a higher optical transparency (93%). The band gap (Eg) values for CdS films produced at different substrate temperatures were calculated from the absorption spectra plotted using the optical transparency data. The results showed that the Eg values of the CdS samples produced at 300 K, 200 K, and 100 K were calculated as 2,41 eV, 2,45 eV, and 2,48 eV, respectively. In the next stage of the study, CdS was evaporated on the p-Si/Al binary structure surface at 300 K, 200 K, and 100 K, and three different In/n-CdS/p-Si/Al heterojunctions were obtained. The obtained structures were annealed in air at 220 °C for 15 minutes to ensure heterojunction formation. The prepared In/n-CdS/p-Si/Al heterojunctions were examined in dark and light (100 mW/cm2) environments. The experimental results showed that the heterojunction with an optical window layer produced at a substrate temperature of 200 K exhibited higher photovoltaic parameters compared to the other heterojunctions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    439662

    Energy and biomass production using yarrowia lipolytica from sanitary landfill leachate

    Yarrowia lipolytica ile sızıntı suyundan enerji ve biyokütle üretimi

    AYÇA BAŞAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ

  2. Tez No

    439497

    Design and production of benchtop x-ray imaging system

    Masaüstü x-ışını görüntüleme sisteminin dizaynı ve üretimi

    MEHMET ERHAN EMİRHAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENAP ŞAHABETTİN ÖZBEN

  3. Tez No

    839969

    CuxBiyTez nanofilmlerin elektrokimyasal potansiyel altı kodepozisyon metodu ile sentezi, karakterizasyonu ve potansiyel güneş pili uygulamasının araştırılması

    Synthesis of CuxBiyTez nanofilms via electrochemical codeposition method, characterization and investigation of potential solar cell application

    MURAT BUĞRA KARAKUZU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaHacettepe Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜLÇİN BOLAT TOPÇU

  4. Tez No

    297047

    Amorf silisyum katkılı schottky diyotların optik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi

    Investigation optical and electrical properties of amorphous silicon doped schottky diodes

    GİZEM ÇELİKOK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KUBİLAY KUTLU

  5. Tez No

    392921

    Computational screening of dual cation ammine metal borohydrides

    Çift katyonlu amin metal bor hidrürlerin hesaplamalı taraması

    YUSUF KIŞLAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    DOÇ. DR. ADEM TEKİN

Geri Dön