The effects of post-annealing process on the physical properties of silver-indium-selenium ternary semiconductor thin films deposited by electron beam technique
Üretim sonrası tavlama işleminin elektron demeti tekniğiyle büyütülen gümüş-indiyum-selenyum üçlü yarıiletken ince filmlerin fiziksel özelliklerine etkileri
- Tez No: 255353
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 168
Özet
Üçlü kalkopirit bileşikler, ince film güneş pillerinde soğurucu malzeme olarakkullanılmaya uygun yarıiletkenlerdir. AgInSe2, geniş ölçüde kullanılan CuInSe2'egöre avantajları sayesinde gelecek vadeden aday bir malzemedir. Bu çalışmanınamacı, Ag3In5Se9 tek kristalinin elektron demeti ile buharlaştırılmasıyla üretilenAg-In-Se (AIS) ince filmlerin fiziksel özelliklerinin, azot atmosferi altında üretimsonrası tavlama işlemine tabi tutularak güneş pili uygulamaları için optimizeedilmesidir.üretilen AIS ince filmler, 200, 300 ve 400oC'lerde tavlanmış olup yapısal, optik, elektrikselve fotoelektrik özellikleri, üretim sonrası tavlama işleminin etkilerini gözlemlemek için incelenmiştir.Filmlerin yapısal karakterizasyonu, X-ışınıkırınımı (XRD), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS), X-ışını fotoelektronspektroskopisi (XPS) ve atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) analizleri sayesindegerçekleştirilmiştir. Filmlerin optik özellikleri, optik geçirgenlik ölçümleriyle incelenmiştir.Filmlerin elektriksel ve fotoelektriksel özellikleri ise, sıcaklık bağımlı iletkenlik, farklı aydınlık şiddetlerialtında fotoiletkenlik ve spektral fototepkiölçümleri ile incelenmiştir.Güneş pili uygulamaları için en iyi fiziksel özelliklerin, AIS ince filmlerin200oC'de tavlanmasıyla elde edildiği keşfedilmiştir. Elde edilen filmler, Ag3In5Se9,AgInSe2 ve InSe gibi ikili ve üçlü kristal fazlarından oluşan polikristal yapıdaolup n-tipi elektriksel iletkenlik göstermiştir. 200oC'de tavlanan filmlerin odasıcaklığı iletkenlik değeri 2.3x10-6 (Ohm cm)-1 olarak ölçülmüştür ve spektral fototepki ölçümleri ileyasak enerji bant aralığı 1.68 eV olarak tespit edilmiştir.Bu çalışmanın sonuçları, yetersiz Ag katkısının ve yüksek tavlama sıcaklıklarıaltında Se segregasyonu ve/veya Se geri buharlaşmasının, tek fazlı polikristalAgInSe2 ince filmlerin üretiminde karşılaşılan temel sorunlar olduklarını göstermiştir.İnce filmler için gerekli olan kimyasal oranın, başka bir üretim yöntemivasıtasıyla sağlanması ve ince filmlerin üretim sonrası tavlama işlemi sırasındaselenlenmesi gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
Ternary chalcopyrite compounds are the semiconductors with suitable propertiesto be used as absorber materials in thin film solar cells. AgInSe2 is a promisingcandidate with its several advantages over the widely used CuInSe2. The purposeof this study was to optimize the physical properties of the Ag-In-Se (AIS)thin films that were deposited by e-beam evaporation of Ag3In5Se9 single crystalpowder for solar cell applications by means of post-annealing process undernitrogen atmosphere.The as-grown AIS thin films were annealed at 200, 300 and 400oC and theirstructural, optical, electrical and photoelectrical properties were examined toobserve the effects of post-annealing process. Structural characterization of thefilms was performed by X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS),X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and atomic force microscopy (AFM) analyses.Optical properties of the films were investigated byoptical transmittance measurements. Electrical and photoelectrical properties ofthe films were examined by temperature dependent conductivity, photoconductivityunder different illumination intensities and spectral photoresponse mea-surements.It was discovered that the annealing of AIS thin films at 200oC resultedin the best physical properties for solar cell applications. The obtained filmswere polycrystalline with mixed binary and ternary crystalline phases, such asAg3In5Se9, AgInSe2 and InSe, and showed n-type conductivity with room temperatureconductivity value of 2.3x10-6 (Ohm cm)-1. The band gap energy of the200oC-annealed films was determined as 1.68 eV from spectral photoresponsemeasurements.The results of the study revealed that the inadequate Ag incorporation andsegregation and/or reevaporation of Se atoms at high annealing temperatureswere the major problems encountered in producing single phase polycrystallineAgInSe2 thin films. The required stoichiometry of thin films should be maintainedduring the growth of the films by means of an alternative depositionprocedure and the films should be selenized during post-annealing process.
Benzer Tezler
- Hydrothermal growth of ZnO nanowires enhanced characteristic properties
ZnO nanotellerin karakteristik özellikleri iyileştirilerek hidrotermal olarak büyütülmesi
ÜMÜŞ HALE TUĞRAL ARSLAN
Doktora
İngilizce
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT ARSLAN
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Alüminyum 7075 alaşımının akışla şekillendirme ve yaşlandırma işlemi sonrası mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the microstructure and mechanical properties of aluminum 7075 alloy after flowforming and ageing process
ABDULKERİM KELLECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Geçirgen ve iletken elektrot olarak karbon nanotüp katkılı indiyum kalay oksit ince filmlerin geliştirilmesi
Development of carbon nanotube doped indium tin oxide transparent conductive electrode
GÖKÇEN GÖKÇELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Fiziksel kaplama teknikleriyle üretilen CuIn1-xGaxSe2 ince filmlerin yapısal, elektriksel ve optiksel özellikleri
Structural, electrical and optical properties of CuIn1-xGaxSe2 thin films fabricated by physical deposition techniques
SARE AKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN KARAAĞAÇ
- Yüksek karbonlu bir çeliğin mikroyapı ve mekanik özelliklerine izotermal tavlamanın etkisi
Effect of isothermal annealing on microstructure and mechanical properties of a high carbon steel
MUSTAFA SERDAR KUZYAKA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. MURAT BAYDOĞAN