Geri Dön

Fabrication of CdS quantum dots and nanostructure ZnO based photodetectors

CdS kuantum noktaları ve nanoyapılı ZnO esaslı foto dedektörlerin üretilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 509102
  2. Yazar: BESTOON ANWER HAMAD AMEEN HAMAD AMEEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ABDULKADİR YILDIZ, PROF. DR. FAHRETTİN YAKUPHANOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Fotodetektör, Çinko Asetat, Kadmiyum Asetat, Kadmiyum, Çinko ve lantanum katkılı fotodiyot, Sol-jel, optik ve elektriksel özellikler, kuantum dotlar Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Photodetector, Zinc Acetate, Cadmium Acetate, Cadmium, Zinc, and lanthanum doped photodiode, Sol-gel, optical and electrical properties, quantum dots
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 148

Özet

Kadmiyum oksit(CdO) ve Çinko oksit (ZnO), fotodedektör ve fotosensör gibi bir çok opto-elektronik uygulamalarındaki özelliklerinden dolayı metal oksit nanoyapılı malzemeler içinde yaygın olarak kullanılan yarı iletken malzemelerdir. ZnO'nun optiksel ve elektriksel özellikleri farklı katkı malzemesiyle büyütülebilir. CdO malzemesi güneş pilleri, sıvı Kristal ekranları, fotodedektörleri ve laser gibi optoelektronik uygulamalarında oldukça uygun bir malzemedir. Bu çalışma, sol-gel metodu ve SILAR metodu kullanılarak CdO, CdS ve ZnO gibi nano yapılı metal oksit yapı iletkenlerden elde edilen fotodedektörlerin üretimi ile ilgili bir araştırmayı kapsamaktadır. Bu çalışmanın içeriği kısaca beş alt başlık altında özetlenebilir. Birincisi, fotodiyotları imal etmek için silikon ve cam altlıklar üzerinde biriktirilmiş % 0.1, % 0.5, % 2 ve % 4 oranında katkısız ve Cd katkılı ZnO şeffaf ince filmlerden oluşur. Filmler, Cd katkılı ZnO için bir polikristal yapıdır. Geçirgenlik ölçümleri, ince film saydamlığının güneş ışınımı bölgeleri için yaklaşık %47 ila %92 arasında olduğunu göstermektedir. Optik bant aralığı, Cd içeriği için 3,27 ila 3,19 eV arasında elde edildi. Değişik aydınlatmalar altında fotoelektrik özelliği ve cihazlardaki arayüz durumları incelenmiştir. % 0.1 Cd katkılı fotodiyot en yüksek fotosensitiviteye sahipolduğu gözlendi. İkinci kısımda, farklı La konsantrasyonda 200 ve 1200 nm dalga boyu aralığındaki güneş ışığında çalışan ve Cd ile La katkılı (Cd=0.1 %Wt‎ and La= 0.1, 0.5, 2, and 4 %Wt‎) ZnO nano parçacıklı ince filminden elde edilen inorganic fotodedektörler. SEM ve EDX sonuçları incelenmiştir. I-V özelliklerinden seri direnç, idealite faktörü ve bariyer yükseklik değerleri belirlenmiştir. Ayrıca, fotodiyotların C-V ve G-V'si araştırılmıştır. Işığa en yüksek tepki Al/p-Si/Cd(%0.1Wt‎)-La(%0.1Wt‎)/Al fotodedektörleri için 2263 olarak bulundu. Bu araştırmanın üçüncü aşaması Al/CdS/CdO/p-Si/Al fotodiyotların üretimi ve bunların çeşitli optoelektronik uygulamalar için optiksel ve elektriksel özelliklerinin incelenmesini içerir. CdO ince filmi sol-gel spin kaplama metodu ile yapıldı ve bu film üzerine SILAR metodu ile CdS büyütüldü. İnce filmin band aralığı 2.17 eV olarak bulundu. Karanlıkta ve farklı ışık şiddetinde fotodiyodun akım-voltaj(I-V) özellikleri incelendi. Diyot idealite faktörü ve bariyer yüksekliği, diyotun ileri besleme I-V karakteristikleri kullanılarak hesaplandı ve sırasıyla 3.2 ve 0.49 eV olarak bulundu. Geçici foto-akım ve foto kapasitans özellikleri de farklı yoğunluklarda ölçüldü. Arayüz durumları, kapasitans / iletkenlik-voltaj ölçümlerinden hesaplandı. Araştırmanın dördüncü bölümünde, La katkılı ZnO kompozit ince filmler, sol-jel tekniği ile farklı La konsantrasyonu kullanılarak üretilmiştir. Saydam metal oksit La katkılı ZnO ince filmler p-Si ve cam alt tabakalar üzerinde spin kaplama tekniği ile büyütülmüştür. Al / p-Si / La: ZnO / Al aygıtlarının optik ve elektriksel karakterizasyonu, karanlık ve farklı aydınlatma koşullarında I-V ve C/G-V karakteristikleri ile gerçekleştirilmiştir. Fotodiyot geçici foto akımı, aydınlatma yoğunluğundaki artışla artar ve cihaz fotoiletkenliği mekanizması sürekli tuzak seviyesi dağılımı ile kontrol edildi. Cihaz için Ion / Ioff akım oranı 2086 olarak hesaplandı. Son olarak, saf kadmiyum asetat dihidrat katkısı sabit Çinko asetat ağırlıkça %1.0 ve çeşitli lantanum nitrat heksahidrat III [La (0.1, 0.5, 2 ve 4Wt‎)] üretimini kapsamaktadır. Tane boyutları ve yüzey pürüzlülüğü SEM'den belirlenmiştir. Optik parametreler geçirgenlik, yansıtma ve absorpsiyon spektrumları kullanılarak araştırılmıştır. Görünür aralıkta, CdO film saydamlığı 300 ve 650nm arasındaki aralıktaki dopantı arttırılması ile arttığı gözlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Cadmium oxide (CdO) and Zinc oxide (ZnO) are widely used semiconductors materials among metal oxide nanostructures due to their optoelectronic properties for many applications such as detectors and photosensor. The optical and electrical properties of ZnO could be enhanced with various dopants. CdO has also been given the good candidate like a window material to optoelectronics devices such as solar cells, liquid crystal displays, photodetector, and laser. This study comprise a research of fabrication of photodetectors from nanostructure Metal Oxide Semiconductors (MOS), such as CdO, ZnO and Cds, using sol gel and SILAR method. Their optical and electrical properties are analysed. The content of this study can be summarized briefly in five subtitles as: The first consists of undoped and Cd doped ZnO transparent thin films at the weight percentage of 0.1%, 0.5%, 2% and 4%, deposited on silicon and glass substrates to fabricate the photodiodes. The films are a polycrystalline structure for Cd doped ZnO. The measurements of transmittance exhibit that the thin films transparency is ranging about 47% to 92% for solar regions. The optical band gap has been founded to be ranging from 3.27 to 3.19 eV with Cd content. The properties of photoelectrical under various illuminations and the interface states in the devices have been analyse d. It was observed that the photodiode with 0.1% Cd dopant have the highest photosensitivity. In the second, we present inorganic photodetector, operating between 200 and 1200 nm wavelength of the solar light range designed with (La) in various concentration and Cd co-doped ZnO (Cd=0.1 Wt‎% and La= 0.1, 0.5, 2, and 4 Wt‎%) nanoparticle thin films. The SEM and EDX results have been investigated. The series resistance, ideality factor and barrier height of devices have been determined from I-V characteristics. In addition, the C-V and G-V of the photodiodes have been investigated. The highest photoresponse have been founded to be 2263 for Al/p-Si/Cd (0.1Wt‎%)-La (0.1Wt‎)/Al photodetector. The third part of this research includes the fabrication of Al/CdS/CdO/p-Si/Al photodiode and investigation of its optical and electrical characteristics for various opto-electronic applications. A thin film of CdO was deposited by using sol-gel spin coating method, and CdS was grown on the film by SILAR method. The band gap of thin film was obtained to be 2.17 eV. The current-voltage (I–V) characteristics of the photodiode at dark and various light intensities were investigated. The diode ideality factor and barrier height were computed using forward bias I-V characteristics of the diode and were found to be 3.2 and 0.49 eV, respectively. The transient photocurrent and photocapacitance properties were also measured at different intensities. The interface states were calculated from the capacitance/conductance-voltage measurements. In forth part of research, the La doped ZnO composite thin films have been fabricated with different La concentration by the sol-gel technique. The transparent metal oxide La doped ZnO thin films have been grown on p-Si and glass substrates by spin coating technique. Optical and electrical characterization of the Al/p-Si/La: ZnO/Al devices have been performed by I-V and C/G-V characteristics under the dark and different illumination conditions. The photodiode transient photocurrent increases with increase in illumination intensity and the device photoconducting mechanism was controlled with the continuous trap levels distribution. The current ratio Ion/Ioff for the device was calculated to be 2086. The final part is consisting of the fabrication of pure cadmium acetate dehydrate added constant Zinc acetate 1.0 Wt‎% and various Lanthanum nitrate hexahydrate III [La (0.1, 0.5, 2 and 4Wt‎%)]. The grain sizes and surface roughness were identified by SEM. The optical parameters have been investigated using transmittance, reflectance and absorption spectra. In visible range, the CdO films transparency increases by increasing the dopant in range between 300 and 650 nm.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    246843

    Development of aqueous CdS and CdTe/CdS quantum dots via DMSA decomposition

    DMSA?nın bozunumu sayesinde suda yapılan CdS ve CdTe/CdS kuantum noktacıklarının geliştirilmesi

    ESRA SEVİNÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Metalurji MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HAVVA F. YAĞCI ACAR

  2. Tez No

    885398

    TiO2 nanofiber/mxene nanokompozit tabanlı kuantum nokta duyarlı güneş pillerinin üretilmesi ve incelenmesi

    Fabrication and investigation of TiO2 nanofiber/mxene nanocomposite based quantum dot sensitized solar cells

    ABUZER FİKRET DEMİREL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Fizik ve Fizik MühendisliğiKilis 7 Aralık Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MESUT YALÇIN

  3. Tez No

    418292

    Developing epitaxial graphene electrodes for silicon carbide based optoelectronic devices

    Silisyum karbür tabanlı optoelektronik cihazlar için epitaksiyel grafen elektrotlar geliştirilmesi

    ERDİ KUŞDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. CEM ÇELEBİ

    DOÇ. DR. HALDUN SEVİNÇLİ

  4. Tez No

    693732

    Kadmiyum ve kurşun kalkojen kuantum nokta- çekirdek/kabuk kuantum nokta temelli güneş hücrelerinin araştırılması

    Investigation of solar cells based on cadmium and lead cahalcogenide quantum dot- core/shell quantum dot

    SELÇUK BİRDOĞAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    EnerjiGebze Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEVLÜT KARABULUT

  5. Tez No

    849828

    Colloidal synthetic pathways of atomically-flat complex nanocrystal heterostructures

    Atomik olarak düz karmaşık nanokristal hetero yapıların koloidal sentetik yolları

    FARZAN SHABANI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    Prof. Dr. HİLMİ VOLKAN DEMİR

Geri Dön