Amorf silisyumda staebler wronski etkisinin fotoiletkenlik parametresi üzerindeki rolü
The Role of staebler-wronski effect on the prameter of photocondictivity in amorphus silicon
- Tez No: 46397
- Danışmanlar: DOÇ.DR. FATMA TEPEHAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1995
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
ÖZET Amorf Silisyum (a-Si) ışığa çok duyarlı bir yarıiletken olarak, ışığın elektriğe çevrildiği, güneş pilleri, optik sensörler, fotokopi makinalarının tamburları gibi, pekçok yüksek teknoloji ürününde kullanılır. Ancak ışığa maruz kalan a-Si numunenin elektriksel özellikleri değişir. Staebler-Wronski etkisi adı verilen bu olay a-Si ile üretilen cihazların verimim etkileyen en önemli parametredir. Amorf silisyumda kristallerdeki düzen yoktur, ve bu malzemenin en küçük bir dış etkenle özellikleri değişir. Bu nedenle, başta Staebler-Wronski etkisi olmak üzere a-Si da görülen pekçok olayı açıklamak için, cihaz kalitesinde numuneler gerekir. TÜBİTAK, Marmara Araştırma Merkezi, Ulusal Metroloji Enstitüsü Amorf Silisyum Laboratuvannda yapılan çalışmalardan bir tanesi de a-Si numunelerde Staebler-Wronski etkisinin incelenmesidir. Amorf silisyum laboratuvanndaki gözlemlere göre, a-Si üzerine düşen ışık şiddetinin numuneden geçen akıma etkisini belirleyen 7 parametresi ile Staebler-Wronski etkisi arasmda bir ilişki bulunmaktadır. ^kF1 ilişkisinde oluşan akımı (7), uygulanan ışık şiddetine (F), bir sabitle (£), bağlayan 7 nın tam olarak çalışılabilmesi ve bu konuda yapılan teorik modellerle karşılaştırılabilmesi için yeni bir ölçüm tekniğinin geliştirilmesi gerekmektedir. Staebler-Wronski etkisiyle 7 arasındaki ilişkiyi inceleyen ve bu teze de konu olan araştırma kapsamında temel dört çalışma yapılmıştır: 1. a-Si numunelerin üretimi ve bu numunelerin cihaz kalitesinde olduklarının gösterilmesi, 2. Foton enerjisine ve ışık şiddetine bağlı olarak, 7 nın Staebler-Wronski etkisiyle nasıl değiştiğinin incelenmesi, 3. Yeni bir ölçüm tekniğinin geliştirilerek fotoakımın, ışık şiddetinin 1010 defadan daha geniş ışık şiddeti aralığında ölçülebilmesi, 4. Analiz edilen sonuçların yüksek kalitede amorf silisyum numunede 7 nın nasıl bir davranış göstermesi gerektiğini vurgulayan teori ile karşılaştırılması. Tamamlanan bu çalışmalarla yapılan numunelerin cihaz kalitesinde olduğu gösterilmiş, ayrıca dünyada ilk defa amorf silisyumda 14 basamak değişen ışık şiddetinin fonksiyonu olarak, fotoakım ve 7 nm ölçülmesine olanak sağlayan bir deney tekniği gehştirilmiştir. Alman verilerin analizi sonucunda Staebler- Wronski etkisi ile 7 nın ilişkisi belirlenmiş, ve sonuçların 1990 yılında Kocka et al. tarafından geliştirilen ancak deney tekniklerinin yetersizliğinden bugüne dek denenemeyen teoriye mükemmel bir şekilde uyduğu gösterilmiştir. viii
Özet (Çeviri)
SUMMARY THE ROLE OF STAEBLER-WRONSKI EFFECT ON THE 7- PARAMETER OF PHOTOCONDUCTIVITY IN AMORPHOUS SILICON There is a large interest in the optical and electrical properties of amorphous silicon (a-Si:H) produced by the discharge decomposition of silane [34,40,50]. Such films are deposited on the substrates at temperatures between 200 °C and 300 °C and have been extensively used for fabricating high quality junctions and efficient solar cell structures [6,7,35]. Traditional solid-state physics has emphasized the study of periodic systems, whose energy levels may be labeled by the wavevector. The concept of reciprocal space, or of allowed wavevector values, therefore provides a convenient and consistent framework for describing electronic, vibrational and magnetic properties of crystalline solids in terms of energy bands. The semiconductor properties of crystalline solids are succesfuly predicted by the band theory in terms of conduction and valance energy bands, Ec, and Ev. These bands correspond to energies where the densities of states that electrons and holes can occupy are high and the charge carriers in these extended or non-localized states can move freely through the material. The density of states between Ec and Ev on the other hand is zero so that no electrons or holes can exist between these energies. This results in a forbidden gap of energies which correspond to the classic semiconductor bandgap [1]. Furthermore, the periodic nature of the crystalline materials allows the charge carriers to have large mean free paths between collisions with an imperfection, which results in high mobilities of electrons and holes. In a nonperiodic system, the concept of a wavevector is not valid, therefore a fundamental concept that might be useful in the study of nonperiodic systems is needed. Like crystalline solids, amorphous materials also have extended states through which electrons and holes can move freely. However, the absence of long range order introduces many imperfections so that the carrier mean free paths become significiantly lower than in the crystalline material. When these energy dependent mean free paths become comparable to the interatomic distances, the charge carriers become localized. Consequently, amorphous semiconductors have boundaries between the non-localized and the localized states with the resulting energy bands which look similar to those in crystalline semiconductors. Ec and Ev correspond to these boundaries and are called the mobility edges [30]. The energy between Ec an Ev constitutes the mobility gap. In amorphous semiconductors mobility drops by more than two orders of ixmagnitude at the mobility edges [14]. In the crystalline case, there are no energy states available within the energy gap whereas in amorphous materials there is a continium of localized states. The states that are inherent to disorder have densities which decrease exponentially with energy from the mobility edges and rapidly decay to low values ( (5) where, 0.5
Benzer Tezler
- Pürüzlü cam üzerine büyütülmüş N-tipi mikrokristal silisyum malzemelerde saf su ve ışık ile yaratılan metastabilite etkilerinin foto iletkenlik yöntemleri ile incelenmesi
Investigation of metastability effects due to de-ionised water and white light in N-type microcrystalline silicon films deposited on rough glass substrate by using photoconductivity methods
HÜSEYİN MUZAFFER ŞAĞBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÜNEŞ
- Sub-gap absorption spectroscopy and its applications to amorphous semiconductor materials
Düşük enerjili ışık soğrulma spektroskopisi ve amorf yarıiletken malzemelere uygulamaları
DENİZ AKDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET GÜNEŞ
PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK
- Low temperature photoconductivity of hydrogenated amorphous silicon (a-s:H) thin films
Hidrojenlendirilmiş amorf silikon ince filmlerin düşük sıcaklıklarda foto iletkenliği
GÖKHAN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET GÜNEŞ
- Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum ve silisyum-karbon alaşımlarında ışık ile yaratılan yarı-kararlı kusurların incelenmesi
Light-induced metastable defect studies in hydrogenated amorphous silicon and silicon-carbon alloys
ALP OSMAN KODOLBAŞ
Doktora
Türkçe
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN ÖKTÜ
- Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum filmlerde konuma bağımlı fotogerilim ölçümleri
Lateral photovoltage measurements in hydrogenated amorphous silicon
BANU ÇOMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN ÖKTÜ
DOÇ. DR. ALP OSMAN KODOLBAŞ