Production and characterization of nanocrystalline CIGS thin film devices and neutron irradiation effects on its structural and electrical properties
Nanokristal CIGS yarı iletken aygıtların üretimi ve karakterizasyonu ve nötron ışınlamanın yapısal ve elektiriksel özelliklerine etkisi
- Tez No: 487740
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MURAT KALELİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Bu tezde, Al, Cu ve Zr farklı metal ön temas noktaları ile CIGS ince film cihazları biriktirildi, nötron ışınlamasından önce ve sonra yapısal ve elektriksel özelliklerini görmek için karakterize edildi. Yaklaşık 9 × 109 n/cm2/s 'lik toplam nötron akısına ulaşmak için, 2.1 × 104 n/cm2/s 'lik nötron termal akısına sahip bir alfa nötron kaynağı (241AmBe) ile beş gün boyunca ışınlandı. CIGS ince filmi, cam üzerine saçtırılan Mo arka kontakt üzerine termal buharlaştırma ile biriktirildi. XRD sonuçları, CIGS ince filmin kristal yapısının tek fazlı olduğunu doğruladı. Biriktirilen Mo metal kontak kalınlığı 560.6 nm idi. SEM görüntüleri, yaklaşık 1.649 μm kalınlıktaki CIGS ince film soğurucu tabakanın yüzeyi iyi kapsadığını göstermektedir. Nötron ışınlamasından sonra SEM görüntülerinde yüzey parlaklaştı. EDS sonuçları; nötron dönüşüm etkisinden dolayı, CIGS içerisindeki tüm ışınlanmış elementler için ağırlık yüzdesinde az bir azalma ortaya koymuştur. EDS haritalama görüntüleri, Al metal kontağın dönüşümünden kaynaklanan az miktarda Si izlerinin olduğunu gösterdi. Ayrıca Cu ve Zr metal kontakların dönüşümünden % 7 oranında Zn ve Nb görülmüştür. Işınlamadan sonra CIGS yüzey dokusu pürüzsüzden tane yapılı hale dönüşmüştür. Ortalama kalınlığı yaklaşık 55 nm olan üç farklı ön metal kontak, Al-Cu-Zr / CIGS / Mo Schottky eklemeleri oluşturmak için DC-sputtering magnetron tekniği ile biriktirildi. I-V ölçümleri, Zr kontağının yaklaşık 17.74 ile en yüksek doğrultma oranına sahip olduğunu ardından Al için 7.4 ve Cu için 0.52 olduğunu göstermiştir. İdealite faktörü sonuçları, Zr kontağın radyasyona ve tavlamaya karşı Al ve Cu kontaklarından daha kararlı olduğunu göstermiştir. Nötron ışınlamasından sonra, tüm eklemeler için kapasitans azalmış ve tavlamadan sonra tekrar artmıştır C-V sonuçlarına göre; tüm durumlar için Zr kontağının kapasitesi daha yüksek ve Cu kontak için en düşük seviyededir. Cu kontağın elektrik iletkenliği, tüm durumlar için Zr ve Al kontaklarından daha yüksektir.
Özet (Çeviri)
In this thesis CIGS thin film devices with different metal front contacts Al, Cu and Zr, were deposited and characterized to examine their structural and electrical properties before and after neutron irradiation. An alpha neutron source (241AmBe) with a neutron thermal flux of about 2.1 × 104 n/cm2/s were used for five days irradiation to reach accumulative neutron flux of about 9 × 109 n/cm2/s. The CIGS thin film was deposited by thermal evaporation on a Mo back contact which sputtered on a soda lime glass. XRD results confirmed the crystal structure of CIGS thin film is monophase. The deposited Mo contact thickness was 560.6 nm. SEM images shows a good coverage of CIGS thin film absorber layer with about 1.649 μm thickness. After neutron irradiation SEM images showed a brightened surface. EDS results revealed very slightly decrease in weight % for all irradiated elements within CIGS, due to neutron transmutation effect. EDS mapping images showed a low traces of Si which transmuted from Al metal contact. And also, Zn and Nb were seen which transmuted from Cu and Zr metal contacts respectively, with about 7 % for each. After irradiation, CIGS surface texture was slightly transformed from smooth to grain structure. Three different front metal contacts were deposited by DC-sputtering magnetron technique, with average thickness of about 55 nm to form Al-Cu-Zr /CIGS/ Mo Schottky junctions. The I-V measurements reveals that Zr contact has the highest rectification ratio with about 17.74 followed by Al with 7.4 and 0.52 for Cu contact. Ideality factor results showed that Zr contact more stable against radiation and annealing than Al and Cu contacts. After neutron irradiation, the capacitance decreased for all junctions, while after annealing it increased again. According to C-V results; Zr contact has the higher capacitance and Cu has the lowest for all situations. The electrical conductivity of Cu contact was higher than Zr and Al contacts for all cases.
Benzer Tezler
- Production of dye sensitized solar cell and optimization of production parameters
Boya uyarımlı güneş pillerinin üretimi ve üretim parametrelerinin optimizasyonu
RAMAZAN ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Modifiye edilmiş selüloz nanokristal katkılı polilaktik asit (PLA) kompozit filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of modified cellulose nanocrystalline reinforced polylactic acid (PLA) composite films
BERKAY ÇAĞDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE BİNNAZ HAZAR
- Mekanik alaşımlama yöntemi ile bor katkılı yumuşak manyetik metal tozu üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of boron doped soft magnetic metal powder by mechanical alloy method
FAHRETTİN ATAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM KURT
- Production and characterization of aluminum-rare earth based bulk amorphous/nanocrystalline composite
Alüminyum-nadir toprak elementi amorf/nanokristal hacimli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
MUSTAFACAN KUTSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUNUS EREN KALAY
- Processing and characterization of nanocrystalline materials
Nanokristal malzemelerin işlem ve karakterizasyonu
GÖZDE GENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU