Gözenekli silisyum/organik yarıiletken eklemlerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physical properties of porous silicon/organic semiconductor junction
- Tez No: 901615
- Danışmanlar: PROF. DR. SERTAN KEMAL AKAY, DOÇ. DR. SÜREYYA AYDIN YÜKSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal aşındırma, Gözenekli silisyum, Schottky diyodları, İletken polimerler, Electrochemical etching, Porous silicon, Schottky diodes, Conducting polymers
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, n tipi Silisyumun (nSi) ön yüzüne anodizasyon yöntemi ile Gözenekli Silisyum (GS) yapıların üretilmiştir. Üretilen yapılardan elde edilen Au/GS/nSi/In ve Au/PEDOT: PSS/GS/nSi/In eklemlerin elektriksel karakteristiklikleri akım-gerilim ölçümleri kullanılarak diyot parametreleri belirlenmiştir. Elde edilen bulgularla anodizasyon, elektrolit çözeltisi içeriğine bağlı olarak farklı fiziksel özelliklere sahip GS yapılar ile üretilen Au/GS/nSi/In eklemlerin ve aynı şartlarda üretilen PEDOT: PSS ara katmanı ile oluşturulan Au/PEDOT: PSS/GS/nSi/In eklemlerin elektriksel parametrelerin değişimi incelenmiştir. Çalışma sürecinde elde edilen veriler farklı elektronik cihaz (MIS kapasitör ve/veya MOS kapasitör) uygulamalarına uyduğu belirlenmiştir. GS yapının morfolojik ve yapısal analizleri X-ışınları Kırınımı (XRD) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile optik özellikleri ise Fourier Dönüşümlü Kızılaltı Spektrometre (FTIR), Ultraviyole-Görünür Spektrofotometresi (UV-Vis) ve Raman ölçümleri ile ele alınmıştır. Üretilen filmlerin gözenekliliklerinin belirlenmesi için Imagej programı kullanılmış ve yaklaşıkça %8-%50 aralığında üretim şartlarına bağlı değişen gözenekliliğe sahip GS katmanlar üretildiği belirlenmiştir. GS katmanın özelliklerine bağlı olarak diyot parametrelerinin değişiminin gözlendiği çalışmada, artan gözeneklilikle iyileşen diyot idealite faktörü ve azalan bariyer yüksekliği tanımlanmıştır. En yüksek gözeneklilik (%50) ve 11 m kalınlıklı 1:0:1 (dH2O:MetOH: HF) elektrolit çözeltisinde üretilen GS katman ile oluşturulan Au/GS/nSi/In Schottky diyot karakteristiği veren cihazın idealite faktörü n=1,82 ve bariyer yüksekliği 0,80 eV olarak hesaplanmıştır. Öte yandan GS ile Au metal arasına kaplanan PEDOT: PSS katmanın Au/GS/nSi/In eklemler ile karşılaştırıldığında diyot parametrelerinin omik karaktere yaklaştığı gözlenmiştir. Bu durum PEDOT: PSS katmanın ara yüz durumları ile etkileşmesi ve yapıda doğrultucu özelliği azaltıcı yönde etki etmesinden kaynaklandığı sonucuna varılmıştır. Ayrıca PEDOT: PSS katmanın olduğu eklemlerde herhangi bir dış etki olmaksızın açık devre gerilimi ve kısa devre akımı tayin edilmiş, PEDOT: PSS in yakıt olarak görev aldığı yakıt pili karakteristiği belirlenmiş ve tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, porous silicon (PS) structures were produced on the front side of n-type silicon (nSi) using the anodization method. The electrical characteristics of the Au/PS/nSi/In and Au/PEDOT/PS/nSi/In junctions obtained from the fabricated structures were determined through current-voltage measurements to identify diode parameters. The findings demonstrate that the electrical parameters of the Au/PS/nSi/In junctions, produced with PS structures exhibiting different physical properties depending on the anodization and electrolyte solution composition, and the Au/PEDOT/PS/nSi/In junctions created with a PEDOT interlayer under the same conditions were investigated. The data obtained during the study indicated that these results are applicable to various electronic devices (such as MIS capacitors and/or MOS capacitors). The morphological and structural analyses of the PS structures were conducted using X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM), while their optical properties were examined through Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Ultraviolet-Visible Spectrophotometry (UV-Vis), and Raman spectroscopy. To determine the porosity of the produced films, the ImageJ software was used, revealing that PS layers with porosity ranging from approximately 8% to 50%, depending on the production conditions, were fabricated. In the study, it was observed that the diode parameters changed depending on the properties of the PS layer; specifically, the diode ideality factor improved with increasing porosity, while the barrier height decreased. The device with Schottky diode characteristics, fabricated with the PS layer having the highest porosity (50%) and a thickness of 11 μm in a 1:0:1 (dH2O:MetOH:HF) electrolyte solution, had an ideality factor of n=1.82 and a barrier height of 0.80 eV. On the other hand, it was observed that the diode parameters of the junctions with the PEDOTlayer deposited between the PS and Au metal approached ohmic characteristics compared to the Au/PS/nSi/In junctions. This finding suggests that the PEDOT layer interacts with the interface states, reducing the rectifying properties of the structure. Additionally, in the junctions containing the PEDOT layer, the open-circuit voltage and short-circuit current were determined without any external influence, indicating that PEDOT functions as a fuel in a fuel cell configuration, which was identified and discussed.
Benzer Tezler
- Organik yarıiletken tabanlı fotovoltaik aygıtlar için şekilli ince film altlıkların kullanımı ve etkilerinin incelenmesi
The effect of the usage of sculptured thin film substrates for organic semiconductor based photovoltaic devices
DİLEK DEMİROĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEYHAN TATAR
- Organik tabanlı güneş pili üretimi ve karakterizasyonu
Organik tabanli güneş pili üretimi ve karakterizasyonu
SAEEDULLAH SAJJAD
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALTINDAL
- Organik buharların tespitine yönelik gözenekli silisyum tabanlı elektriksel buhar sensörü
Sensing organic vapors using electrical vapor sensors based on porous silicon
OLGAY YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Bilim ve TeknolojiKocaeli ÜniversitesiElektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSİN KAYAHAN
- Lityum iyon piller için üç boyutlu grafen/karbon nanotüp/silisyum nanokompozit anotların geliştirilmesi
Development of three-dimensional graphene/carbon nanotube/silicon nanocomposite anodes for lithium-ion batteries
SELİN DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Porosity generation and optimization of silicon-based anodes for high energy density lithium ion batteries
Yüksek enerji yoğunluklu lityum iyon bataryalar için silisyum bazlı anotlarda gözenek geliştirilmesi ve optimizasyonu
NESLİHAN YUCA
Doktora
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK