Geri Dön

Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum filmlerin optik katsayılarını belirlemede kullanılan deneysel yöntemlerin karşılaştırılması

Comparison of experimental methods used for determination of optical constants of hydrogenated amorphous silicon

  1. Tez No: 105679
  2. Yazar: GÜNGÖR TAYYAR
  3. Danışmanlar: Belirtilmemiş.
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2001
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 161

Özet

IV ÖZET Bu çalışmada, cam tabanlar üzerine ince film olarak hazırlanan hidrojenlendirilmiş amorf silisyum (a-Si:H) ve amorf silisyum-azot (a-SiNx:H) ve karbon (a-Siı.xCx:H) alaşımları elektriksel ve optik ölçümler yardımı ile incelenmiştir. Optik geçirgenlik ve optik yansıma spektrumunlarmdan film kalınlığı, dalgaboyuna bağımlı kırma indisi ve optik soğurma katsayıları hesaplanmıştır. Hesaplanan bu parametreler deneklerin karanlık iletkenlikleri ve fotoiletkenliklerinin değerlendirilmesinde kullanılmıştır: Film kalınlığı ve dalgaboyuna bağımlı optik yansıma katsayısı ve optik soğurma katsayısı kullanılarak elektron-hole üretim hızı (G) belirlenmiştir. Sıcaklığa bağımlı karanlık iletkenlik ölçümleri 430-250 K sıcaklık aralığında, bazı örnekler için (a-Si:H; S072, N072; a-SiNx:H) tek aktivasyon enerjili davranış, bazı örnekler için ise (a-Si:H; ES01 ve TS01) yaklaşık oda sıcaklığından önce ve sonra olmak üzere farklı iki aktivasyon enerjili davranış göstermişlerdir. Fotoiletkenlik deneylerinde 630 nm dalgaboyuna sahip bir LED grubu ışık kaynağı olarak kullanılmıştır. Fotoiletkenlik ölçümleri 2,4xl014 - l,0xl017 foton / s cm2 şiddetleri için sıcaklığın fonksiyonu olarak alınmıştır. Isıl sönüm (Thermal Quenching, TQ), katkısız a-Si:H filmlerde belirgin olarak gözlenirken, azot katkılı denekler için gözlenememiştir. Optik bant aralığı, optik soğurma spektrumu Tauc yöntemi ile değerlendirilerek belirlenmiştir. Optik geçirgenlik ölçümlerinden elde edilen optik soğurma spektrumu, Sabit Fotoakım Yöntemi (CPM) ölçüleri ile küçük foton enerjilerine (1,2-2,4 eV) uzatılmıştır. Optik soğurma spektrumu ve kırma indisi dağımm bağıntısı kullanılarak optik geçirgenlik ve yansıma spektrumlan teorik olarak elde edilmiş ve kırma indisi ayrılım (dispersion) bağmtısı kullanılarak optik bant aralığı tek osilatör yaklaşımı (Sellmeier, 1871) ile hesaplanmıştır.Optik soğurma (A), optik geçirgenlik (T) ve optik yansıma (R) A=l-R-T eşitliği ile bağımlıdır. Optik soğurma A, yalnız T veya T ile R beraber ölçülerek hesaplanabilir. Film kalınlığı (d) ve optik soğurma katsayısının (a) uygun değerleri için film üzerine gelen (Io) ve geçen ışık şiddeti (I) arasında Beer yasası olarak bilinen I=Iq exp (-ad) eşitliği geçerlidir. Özellikle bant aralığından büyük enerji değerleri için Log(I/Io) oram ölçülerek, film kalınlığı biliniyorsa optik soğurma spektrumu elde edilebilir. Böylece Tauc eşitliği kullanılarak optik bant aralığı çeşitli yöntemler ile belirlenebilir. Örneğin, S072 numaralı a-Si:H deneğin optik bant aralığı (Eg), optik geçirgenlik yöntemi ile birlikte CPM ölçülerinden elde edilen optik soğurma spektrumu, tek osilatör modeli ve logaritmik oran modülü kullanılarak sırasıyla, 1,66 eV, 1,63 eV ve ile 1,6 eV olarak belirlenmiştir. a-Si:H filmlerin ve alaşımlarının kusur yoğunluklarının belirlenmesi için gereken optik soğurma spektrumu değişik yöntemler (CPM, PDS, PAS) ile elde edilebilir. Her bir yöntemin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Standart CPM (S-CPM) ölçüm yönteminde ölçülen a değerleri girişim etkisi nedeni ile hatalı kusur yoğunluğu hesaplanmasına neden olabilir. Geçirgenlik modunda CPM (T-CPM) olarak adlandırılan yeni bir yöntem ile ölçülen a değerlerinde girişim etkileri hemen hemen yok gibidir ve kusur yoğunluğunun hesaplanmasında daha doğru sonuçlar verir. Kutuplu ışığın S-CPM ve T-CPM ölçülerine etkisi araştırılmıştır. Son olarak, kutuplanmış ışığın kutuplanma yönü ile denek üzerine uygulanan elektrik alanın yönünün optik soğurma katsayısma etkisini incelemeye yönelik bir deney seti kurulmuştur.

Özet (Çeviri)

VI ABSTRACT Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) and its alloys with N and C (a-SiNx:H, a- Sii.xCx:H), prepared on glass substrates, are studied with the electrical and optical measurements. Film thicknesses, photon energy dependent refractive indices and optical absorption coefficients are determined from the optical transmission and reflection spectra. These optical parameters that are essential for the calculation of electron-hole generation rate (G), are used in the evaluation of dark conductivity and photoconductivity measurements. Temperature dependent dark conductivity curves measured between 250-430K show single activation energy throughout the measurement range for most of the samples (S072, N072). For the other samples (ES01, TS01) used in the study, two conductivity activation energy ranges (one above and one below the room temperature) are observed. A LED group emitting 630 run wavelength light source was used in the photoconductivity experiments. Photoconductivity measurements as a function of temperature were carried out for the photon flux range of 2.4xl014 - l.OxlO17 photon/s cm2. Thermal Quenching (TQ) was clearly observed in one of the a-Si:H films, TS01. TQ was also observed in an another a-Si:H film, the S072, under a higher photon flux intensity. TQ was not observed in the nitrogen containing samples. Optical band gaps were obtained from the optical absorption spectrum with the use of the Tauc method. Optical absorption spectra obtained from the optical transmission measurements were extended to lower photon energies (1.2-2.4 eV) with the use of the Constant Photocurrent Method. Optical transmission and optical reflection spectra were calculated using the experimentally determined optical absorption coefficients and refractive indices and compared with the experimental spectra. Optical band gaps were also calculated using the refraction index dispersion relation according to the single oscillator model (Sellmeier, 1871).vıı Light absorption A of a film is expressed by A=l-R-T, where T and R optical transmittance and reflectance, respectively. Light absorption, A, therefore the optical absorption coefficients for the samples with known thicknesses, can be determined by the T or the combined T and R measurements. Optical absorption coefficients for the photon energies greater than the optical band gap can also be determined by measuring the logarithmic variation of incoming and transmitting light intensities simultaneously for the samples with known thickness and using the Beer's law, I=Io exp (-ad). Hence, optical band gaps of the samples used in this study determined by using the optical absorption coefficients determined by different methods. The defect densities of the a-Si:H films and its alloys were obtained from the absorption coefficients determined from S-CPM and T-CPM spectra. The optical absorption coefficients measured by the the standart CPM have an inevitable error due to the interference effects for low photon energies. The a measured by the new CPM, which is called Transmission mode CPM, is almost free from the interference effect, and allows more accurate determination of the defect densitiy. The effect of the polarized monochromatic light on the measurements of the S-CPM and T-CPM spectra were also studied.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    182205

    Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum filmlerin SiH4-He karışımı kullanılarak büyütülmesi ve karakterizasyonu

    Preperation and characterization of hydrogenated amorphous silicon films using SiH4-He gas mixture

    SERTAP KAVASOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. ALP OSMAN KODOLBAŞ

    PROF.DR. ÖZCAN ÖKTÜ

  2. Tez No

    97894

    Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-azot (a-SiNx:H) alaşımı ince filmlerin optik ve elektrik özellikleri

    Optical and electrical properties of hydrogenated amorphous silicon nitrogen (a-SiNx:H) alloy thin films

    İLKER AY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSEYİN TOLUNAY

  3. Tez No

    430919

    Nanosaniye atımlı 1064 nm fiber lazer ile polikristal silisyum ince filmlerin üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

    Production of polycrystalline silicon thin films by nanosecond pulsed 1064 nm fiber laser and investigating their properties

    HAYDAR SARPER SALMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    EnerjiHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU

  4. Tez No

    299471

    a-Si:H/c-Si heteroeklemlerinin elektronik ve optik özelliklerinin incelenmesi ve güneş pili üretimi

    Electronic and optical properties of a-Si:H/c-Si heterojunctions and solar cell production

    GAMZE BAŞER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU

  5. Tez No

    185637

    Azotca zengin hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-azot (a-SİNx:H) filmlerin elektrik ve optik özellikleri

    Electrical and optical properties of nitrogen-rich hydrogenated amorphous silicon-nitride (a-SİNx:H) films

    YASİN DÜVEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. HÜSEYİN TOLUNAY

Geri Dön