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
- Tez No: 84143
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZCAN ÖKTÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 182
Özet
IV ÖZET Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum (a-Si:H) ve alaşımlarının şiddetli ışıkla aydınlatması sonucunda optoelektronik özelliklerinde gözlenen yan-kararlı kusurlardan kaynaklanan bozulma, bir diğer ismi ile Staebler-Wronski olayı, bu malzeme kullanılarak üretilen aygıtların verimliliğini sınırlandırmaktadır. Staebler- Wronski olayının (SWO) ilk gözlenmesinden bu yana 22 yıl geçmiş olmasına karşın, ışık etkisi ile oluşan yan-kararlı kusurları tam olarak açıklayan bir mikroskopik model henüz yoktur. Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum ve hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-karbon alaşımlarında ışık etkisi ile yaratılan yan-kararlı kusurların (ışıl kusurların) yaratılma ve tavlanma kinetiği karanlık iletkenlik, fotoiletkenlik ve CPM ölçümleri ile incelenmiştir, ölçümler, ikisi has, üçü farklı oranlarda karbon içeren toplam beş denek üzerinde ışık şiddetinin, aydınlatma süresinin, tavlama sıcaklığının ve tavlanma süresinin fonksiyonu olarak alınmıştır. Yan-kararlı kusur yaratma hızı ve verimi tüm deneklerde oda sıcaklığında, has deneklerden birinde ise 120K'de incelenmiştir. Ölçümlerin tamamında ışıl kusur yoğunluğunun (Nd), aydınlatma süresi (t) ile NdM:1/3 ifadesine uygun olarak arttığı görülmüştür. Bu sonuç Stutzmann ve arkadaşları (1984; 1985) tarafından önerilen“Zayıf bağların kopması”modeli ile uyumludur. Oda sıcaklığı ve düşük sıcaklıklarda yaratılan ışıl kusurların tavlanmaları farklı davranış göstermektedir. Bu farklılığı nicelleştirmek için Hata ve Wagner (1992) tarafından önerilen tavlanma aktivasyon enerjileri dağılımı fonksiyonu kullanılmıştır. İncelenen denekler için, oda sıcaklığında yaratılan ışıl kusurlar ~365K'de tavlanmaya başlamakta ve tavlanma aktivasyon enerjileri tepe değeri 1.0-1. leV arasında olan dar (yan genişliği ~0.10 eV) bir Gauss dağılımı vermektedir. Tavlanma aktivasyon enerjileri için elde edilen bu dağılım daha önceki çalışmalar ile uyumludur (Stutzmann et al, 1985, Zhang et al., 1994). 120K'de yararatılan ışıl kusurların ~150K'de tavlanmaya başlaması, düşük sıcaklıklarda yaratılan ışıl kusurların geniş bir tavlanma aktivasyon enerjileri dağılımı fonksiyonunun kullanılmasını gerektirmiştir. 120K ölçü sonuçlarından elde edilen bu dağılımla, literatürde benzer koşullarda eldeedilen diğer tek dağılım fonksiyonu (Zhang et al., 1994) arasındaki farklılıklardan, ışıl kusurların yaratılma kinetiği hakkında önemli ve özgün ip uçları elde edilmiştir. Işıl kusurların yaratılması ve tavlanması sırasında fotoiletkenlik ile yan-kararlı kusur yoğunluğu arasında histeresis türü bir davranış gözlenmiştir. Bu gözlem, aydınlatmanın ve tavlanmanın erken zamanlarında yaratılan ve onarılan ışıl kusurların fotoiletkenliği daha etkin bir biçimde etkilediğini göstermektedir. Yan-kararlı kusur kinetiği çalışmalarının yanı sıra fotoiletkenlik ve fotoiletkenlik sönüm zamanı ölçümleri kullanılarak a-Siı.xCx:H (x
Özet (Çeviri)
VI ABSTRACT The degradation observed in the optoelectronic characteristics, originated from metastable defects, of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) and its alloys when they are exposed to prolonged illumination, limits the final efficiency of the devices produced by using such materials. This effect was first observed by Staebler and Wronski in 1977. Through 22 years have elapsed since the first observation of Staebler-Wronski effect, no microscopic model exits yet to describe in full the metastable defects formed under the impact of such prolonged illumination. Creation and annealing kinetics of metastable defects generated upon illumination of hydrogenated amorphous silicon and hydrogenated amorphous silicon-carbide alloys have been investigated with dark conductivity, photoconductivity and CPM measurements. The measurements have been performed as a function of illumination intensity, illumination duration, annealing temperature and annealing duration on five samples in total, two of which intrinsic, the balance containing carbon in differing ratios. The metastable defect creation rate and efficiency have been investigated on all samples at room temperature and on one of the intrinsic samples at 120K. There has been observed that in all measurements the light induced defect density (Na) increased in accordance with the equation Nd~t1/3, where (t) is the illumination duration. This outcome is in compliance with the“weak bond breaking”model suggested by Stutzmann et al. (1984; 1985). The annealing of light induced defects generated at room temperature and at low temperatures displays varied behaviours. In order to quantify such a variance, the annealing activation energy distribution function, recommended by Hata and Wagner (1992), has been determined. For all the samples examined, light induced defects created at room temperature start annealing at ~365K and the annealing activation energy distribution function is a narrow (half width ~0.10 eV) Gaussian peaking between 1.0 and 1.1 eV. This annealing activation energy distribution, deduced for the defects created at room temperature, is in agreement with the previous works (Stutzmann et al., 1985, Zhang et al., 1994). Healing starts at about 150K for the lightinduced defects created at 120K and requires utilization of a wider distribution of annealing activation energies. Variances that existed between this distribution obtained, from our 120K measurements and the only distribution which is derived under alike conditions, available in the litterature (Zhang et al., 1994), enabled acquisition of significant new clues for the kinetics of light induced defect creation. A hysteresis type behaviour has been noticed between photoconductivity and metastable defect density in the course of creation and annealing of light induced defects. Such an observation indicates that the light induced defects created and healed in the early times of illumination and annealing strongly affects the photconductivity. The drift mobility of the electrons in a-Sii-xCx:H (x^O.ll) alloys has also been determined using photoconductivity and photoconductivity response time measurements apart from the metastable defect kinetic studies. The results indicates that the conduction band tail widens as carbon rate increases.
Benzer Tezler
- Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum filmlerin optik katsayılarını belirlemede kullanılan deneysel yöntemlerin karşılaştırılması
Comparison of experimental methods used for determination of optical constants of hydrogenated amorphous silicon
GÜNGÖR TAYYAR
- 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
- Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum tabanlı yansıtmaz kaplamaların üretilmesi ve optik özelliklerinin incelenmesi
Production of hydrogenated amorphous silicon based antireflection coatings and investigation of optical properties
OLDOUZ TOFİGH KOUZEHKONANİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
EnerjiHacettepe ÜniversitesiTemiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU
- a-SiGe: H alaşımı ince filim malzemelerin fotoiletkenlik yöntemi ile incelenmesi
Investigation of a-SiGe: h alloy thin films with photoconductivity tachnique
ELİF TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. MEHMET GÜNEŞ
- SCL akımları yöntemi ile hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-germanyum alaşımı n-i-n sandviç yapılarda elektronik kusur dağılımlarının incelenmesi
Investigation of electronic defect distribution on amorphous silicon-germanium alloy n-i-n sandwich structure by using SCL current
ZEYNEP RUKİYE ÖZGE CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÜNEŞ