Fabrication of SnO2/p-Si heterostructures for UV photodetector and photovoltaic applications
UV fotodedektör ve fotovoltaik uygulamalar için SnO2/p-Si heteroyapılarının üretilmesi
- Tez No: 715013
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH YILDIZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotodedektörler, Güneş hücreleri, Heteroeklem, Nano yapı, Photodetectors, Solar cells, Heterojunction, Nano structure
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Düşük maliyetli ve yüksek performanslı bir UV fotodetektörü geliştirmek, askeri ve sivil amaçlı çeşitli uygulamalar için kritik öneme sahiptir. Son yıllarda, geniş bant aralıklı metal oksit yarı iletken/Silikon (Si) heteroeklemlerine dayalı UV fotodedektörlerini gerçekleştirmek için çok çaba sarf edilmiştir. Üstün optik ve elektriksel özelliklerinden dolayı SnO 2 , p-n heteroeklem tabanlı optoelektronik cihazların imalatında büyük ilgi görmüştür. Gelişmiş ışık hasadı ve ışık-malzeme etkileşimini iyileştirme amacı, bizi nanoyapı entegrasyonuna sahip SnO2/p-Si p-n heteroeklem tabanlı UV fotodedektörleri geliştirmeye sevk etti. Burada n-SnO2 (Nanoyapılı)/n-SnO2 (ince film)/p-Si heteroyapıları p-n heteroeklem tabanlı optoelektronik cihazları imal etmek için tasarlanmıştır. Karakterizasyon sonuçları, cihaz mimarisinin üretilen cihazların UV fotodetektör ve fotovoltaik davranışında belirleyici bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Cihazların ışık algılama performansını değerlendirmek için cihazların kritik performans parametreleri hesaplanmıştır. En iyi performans gösteren cihaz, 43,91 A/W gibi takdire şayan yüksek bir foto-duyarlılık, 2,66x10^13 Jones gibi büyük bir dedektiflik ve 3,76x10^-14 gibi son derece düşük bir güç tüketimi sergilemiştir. Fotovoltaik performansa gelince, 391 nm SnO2 kalınlığına sahip cihaz, % 3.09 ile en iyi güç dönüşüm verimini (PCE) göstermektedir. Sonuç olarak, bu tez çalışması, UV fotodedektörleri ve fotovoltaik hücre uygulamaları için n-SnO2/p-Si heteroyapılarının üretimi için bir yol ortaya çıkarmıştır. Deneysel sonuçlar tüm yönleriyle yorumlanmış ve cihazların performansını artırmak için ilave modifikasyonlar sunularak tez tamamlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Developing a low-cost and high-performance UV photodetector is critically substantial for various applications in military and for civilian purposes. In recent years, numerous efforts have been devoted to accomplishing UV photodetectors based on wide band gap metal-oxide semiconductor/Silicon (Si) heterojunctions. Due to its superior optical and electrical properties, SnO2 has attracted tremendous attention for the fabrication of p-n heterostructure-based optoelectronic devices. The aim of enhanced light harvesting and improving light-material interaction has prompted us to develop the SnO2/p-Si p-n heterostructure-based UV photodetectors with nanostructures integration. Herein, n-SnO2 (Nanostructured)/n-SnO2 (thin film)/p-Si heterostructures are designed to fabricate p-n heterojunction based optoelectronic devices. The characterization results reveal that the architecture of the devices plays a decisive role in UV photodetector and photovoltaic behavior of the produced devices. The critical performance parameters of the devices are calculated to evaluate the light- sensing performance of the devices. The best performing device exhibits an admirably high photo-responsivity of 43.91 A/W, a large detectivity of 2.66x10^13 Jones, and an extremely low power consumption of 3.76x10^-14. As for the photovoltaic performance, the device with SnO 2 thickness of 391 nm exhibits the best power conversion efficiency (PCE) of 3.09%. Ultimately, this thesis work has revealed a route for the fabrication of n-SnO2/p-Si heterostructures for UV photodetectors and photovoltaic cell applications. The experimental results are interpreted in all aspects and the thesis is completed by presenting the further modifications to improve the performance of the devices.
Benzer Tezler
- Fabrication of organic/p-type semiconducting metal oxide hybrid structures for gas sensing applications
Gaz sensör uygulamaları için organik/p-tipi yarıiletken metal oksit hibrit yapıların üretimi
ORHAN ŞİŞMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER ZİYA ÖZTÜRK
DOÇ. DR. NECMETTİN KILINÇ
- Capacitance-voltage and current-voltage characteristic properties of ZnO:Al/p-Si heterojunction
ZnO:Al/p-Si heterokavşakların kapasitans-voltaj ve akım-voltaj karakteristik özellikleri
YELİZ KÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Biyokütleden elde edilen karbon malzemelerin perovskit güneş pili uygulamaları ve yaşam döngüsü değerlendirmesi
Biomass‑derived carbon materials for perovskite solar cells: synthesis, application, and life cycle assessment
GÖKÇEN GÖKÇELİ KAHVECİ
Doktora
Türkçe
2026
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- N-tipi SnO2 nanofiberlerin üretimi ve fotokatalitik özelliklerinin geliştirilmesi
Fabrication of n-type SnO2 nanofibers and improvement of their photocatalytic properties
SAMİ DURSUN
Doktora
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN KALEM
DOÇ. DR. HASAN AKYILDIZ
- Fabrication and characterization of doped metal-oxide thin film gas sensors
Katkılı metal oksit yarı iletken ince film gaz sensörlerinin üretimi ve karakterizasyonu
SİNAN ÖZTEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YILMAZ