Structural, optical and electrical characterization of CdSexTe1-x thin films
CdSexTe1-x ince filmlerin yapisal, optik ve elektriksel özelliklerinin karakterizastonu
- Tez No: 611769
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET PARLAK, PROF. DR. AYŞE ÇİĞDEM ERÇELEBİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Bu çalışmanın amacı, üçlü CdSexTe1-x ince filmlerin yapısal, optik ve elektriksel özelliklerinin araştırılmasıdır. CdTe ve CdSe ince filmler, sırasıyla 1.5eV ve 1.7eV'lik direkt yasak enerji bant değerleri nedeniyle güneş pillerinde kullanılmaktadır. Ek olarak, yüksek absorpsiyon katsayılarına sahip olmaları da CdTe ve CdSe filmlerinin güneş hücrelerinde emici tabaka olarak kullanılmasında önemli bir etkendir. Bu nedenle, bu iki film karıştırılarak, ortaya çıkan üçlü CdSexTe1-x alaşımının özellikleri güneş hücresi uygulamaları için optimize edilebilir. Te ve Se arasındaki kimyasal ve CdTe ve CdSe arasındaki yapısal benzerlikler geniş bir katı çözünürlüğü sağlar. Se ve Te oranını değiştirilerek, CdSexTe1-x'in yapısal, optik ve elektronik özellikleri ayarlanabilir ve böylece güneş enerjisi teknolojisi için umut verici sonuçlar elde edilebilir. CdSexTe1-x ince filmler, termal olarak buharlaştırılmış CdSe katmanlarının üzerine, elektron demeti ile buharlaştırılan CdTe katmanların istiflenmesi ile oluşturuldu. Değişken stokiyometrinin yapı üzerindeki etkilerini tanımlamak için, farklı bileşen oranlarında CdSexTe1-x filmler hazırlandı. Ek olarak, üretim sonrası ısıl tavlama işleminin etkileri analiz edildi ve bu işlem için optimize değerler tespit edildi. Filmlerin yapısal özellikleri, X ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi ve enerji dağıtıcı X ışını kırınımı (EDX) ile incelendi. Filmlerin optik karakterizasyonu için UV-Vis spektroskopisi kullanılıp, CdSexTe1-x ince filmlerin bant aralığı değerleri belirlendi. Elektriksel karakterizasyon, sıcaklığa bağlı iletkenlik ve foto iletkenlik ölçümleri ile yapıldı. Ayrıca, CdSexTe1-x ince filmlerin yüzey yapısı, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelendi. Üçlü CdSexTe1-x ince filmlerin özellikleri ele alındığında, üretim sonrası ısıl işlem için uygun değerlerin 400°C'de 60 dakika olduğu ortaya kondu. XRD ve Raman spektroskopisi sonuçları, filmlerin polikristal yapıya sahip olduğunu ve tavlama sıcaklığının artmasıyla kristalliğin arttığını gösterdi. Bununla birlikte, istenen stokiyometriyi korumak adına tavlama işleminde sıcaklık için bir üst sınırın belirlenmesi gereği ortaya kondu. Aksi takdirde, yüksek sıcaklıklarda gözlenen Se buharlaşmasının filmlerin bileşiminde kontrolsüz değişiklikler oluşturabileceği gözlendi. Ayrıca, CdSexTe1-x ince filmlerin bant enerjilerinin 1.4 eV≤E_g≤1.7 eV arasında değerler alabildiği ve iletkenliklerinin 10-7(Ω.cm)-1 mertebesinde olduğu ortaya kondu.
Özet (Çeviri)
The aim of this study is to investigate the structural, optical and electrical properties of ternary CdSexTe1-x thin films. CdTe and CdSe thin films are being used in solar cells due to their favorable direct band gaps of 1.5eV and 1.7eV, respectively. Moreover, having high absorption coefficients provide an important role to CdTe and CdSe films as an absorber layer. Therefore, by mixing these two films, properties of resultant ternary CdSexTe1-x alloy can be optimized for solar cell applications. Chemical similarities between Te and Se and the structural similarities between CdTe and CdSe provides broad range of solid solubility. By changing the ratio of Se to Te, structural, optical and electrical properties of CdSexTe1-x can be tuned and hence, promising results can be obtain for solar energy conversion technology. Ternary CdSexTe1-x thin films deposited by stacking electron beam evaporated CdTe layers on top of thermally evaporated CdSe layers. In order to identify the effects of varying stoichiometry on structure, CdSexTe1-x films with different constituent ratios were prepared. In addition, effects of the post deposition treatment, specifically post annealing, were analyzed and the process were optimized. The structural properties of the films were investigated by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and energy-dispersive X-ray diffraction (EDX). For optical characterization of the films, UV-Vis spectroscopy was employed and the band gap values of CdSexTe1-x thin films were determined. Electrical characterization includes temperature dependent conductivity and photoconductivity measurements. Moreover, surface structure of the CdSexTe1-x thin films was examined by atomic force microscope (AFM) and scanning electron microscope (SEM). It was discovered that formation of CdSexTe1-x thin films can be observed by post heat treatment at 400°C for 60 minutes. XRD and Raman spectroscopy results showed that films have polycrystalline nature and crystallinity increase with increasing annealing temperature. However, it is found that in order to preserve desired stoichiometry the upper limit should be set for annealing procedure. Otherwise, Se evaporation at high temperatures leads to variations in composition of the films uncontrollably. Furthermore, band gap of CdSexTe1-x thin films can take values between 1.4 eV≤E_g≤1.7 eV and conductvity values on the order of 10-7 (Ω.cm)-1.
Benzer Tezler
- Production and characterization of water soluble CdSeTe based core/shell nanocrystals and their applications in bioimaging
Suda çözülebilen CdSeTe tabanlı çekirdek/kabuk nanokristallerinin üretilmesi, karakterizasyonu ve biyogörüntüleme uygulamaları
SEDA ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR ÖZÇELİK
- Structural, optical and electrical characterization of nanocrystalline Nb2O5 thin films for gas sensor application
Gaz sensörü uygulaması için nanokristal Nb2O5 ince filmin yapısal, optik ve elektriksel karakterizasyonu
IHAB ABDULHAKEEM KHUDHAIR KHUDHAIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHADDİN ALPTEKİN
- ZnO tabanlı fotodedektör tasarımı, fabrikasyonu ve karakterizasyonu
Design, fabrication and characterisation of a ZnO-based photodetector
ÜMİT DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAMURAN KARA
- Lutesyum ftalosiyaninlerin yapısal ve elektriksel karakterizasyonu
Structural and electrical characterization of lutetium phthalocyanines
MURAT ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ZİYA ÖZTÜRK
Y.DOÇ.DR. AHMET ALTINDAL
- Farklı konsantrasypnlarda Tri sodyum sitrat tuzu kullanılarak elde edilen mns ince filmlerin yapısal, optiksel ve elektriksel özelliklerinin araşırılması
Investigation of structural, optical and electrical properties of MnS thin films obtained using Tri sodyum citrate in different concentrations
ZEYNEL BUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiHakkari ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMAL ULUTAŞ