Metal katkılı CuO ince filmlerin yapısal, optik ve elektriksel karekterizasyonları
Structural, optical, and electrical characterizations of metal-doped CuO thin films
- Tez No: 953461
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ŞİLAN BATURAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bi ve Ti katkılı CuO, İnce film, XRD, Fotodedektör, Bi and Ti doped CuO, Thin film, XRD, Photodetector
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dicle Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
P-tipi yarı iletken özelliğe sahip etkili bir fotodedektör elde edilmesi, opto-elektronik uygulamalarda önemli bir rol oynamaya devam etmektedir. Bu çalışma, bizmut (Bi) katkı maddesinin bakır oksit (CuO) çözeltisine katkılanması ile elde edilen ince filmlerinin performansının iyileştirmesi amaçlanmaktadır. Katkısız bakır oksit ve %1, %2 ve %3 Bi katkılı bakır oksit ince filmleri, hava ortamında dönel kaplama metodu ile elde edilmiştir. Elde edilen ince filmlerin kristallografik, yüzeysel ve optik özelliklerini analiz etmek için ileri karakteristik analiz yöntemleri kullanılmıştır. X-ışını kırınımı (XRD) analizi, elde edilen örneklerin (-111) ve (200) tercihli yönelimlere sahip büyüme gösteren polikristal bir doğaya sahip olduğunu göstermiştir. %2 Bi katkılı CuO, diğer örnekler ile kıyaslandığında en homojen dağılımlı parçacık boyutu dağılımına sahipken, %3 Bi katkılı ince film ise, maksimum foton soğurma kapasitesini göstermiştir ve buna karşılık, %2 Bi katkılı ince film maksimum foton iletimi sağlamıştır. Elde edilen örneklerin doğrudan enerji bant aralığı değerleri 1,77 eV ile 1,94 eV arasında değişirken, %2 Bi katkılı CuO ince filminin ise, minimum kırılma indisine sahip olduğu belirlenmiştir. %2 Bi katkılı CuO heteroeklem fotodedektörü, maksimum tepki, foto-duyarlılık ve algılama değerlerine sahip olup, aynı zamanda da minimum yükselme ve düşme sürelerini sergilemektedir. Bu performans değeri, kristal yapının iyileşmesine yani daha büyük kristalit boyutuna, parçacık dağılımının daha homojen olmasına ve daha küçük tane sınırı yoğunluğuna bağlanabilir. Elde edilen bu bulgular, yüksek performanslı ve değiştirilebilir özelliklere sahip fotodedektörlerin elde edilmesi için önemli bir yol sunmaktadır. Dönel kaplama yöntemi kullanılarak kademeli bir biçimde 480 oC'de yaklaşık 1 saat boyunca tavlanan katkısız ve %3 Titanyum katkılı bakır oksit (CuO) ince filmleri cam altlıklar üzerinde oda sıcaklığında depolandı. Kristalit büyüklüğü titanyum katkısı ile (-111) yönelimli pik için 21,38 nm'den 30,31 nm'ye artarken, (200) yönelimli pik için ise 24,96 nm'den 25,54 nm'ye arttı. Ayrıca, AFM sonuçları incelendiğinde, elde edilen ince filmlerin yüzey özellikleri yapının homojen olmadığı göstermiştir. Sonuç olarak, titanyum katkısı, CuO ince filminin kristalit parametrelerini modifiye etmiş ve kristalit büyüklüğünü iyileştirmiştir.
Özet (Çeviri)
Developing an effective photodetector with p-type semiconductor characteristics continues to play a crucial role in optoelectronic applications. This study aims to improve the performance of copper oxide (CuO) samples by different doping them with bismuth (Bi) and titanium (Ti). Bi:CuO samples with 0%, 1%, 2%, and 3% Bi were fabricated using the spin coating method. Advanced characterization techniques were employed to analyze the crystallographic, surface, and optical behaviors of the obtained thin films. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that the samples exhibited a polycrystalline nature with preferential growth along the (-111) and (200) orientations. The 2% Bi-doped CuO film demonstrated the most homogeneous particle-size distribution related to the other samples, while the 3% Bi-doped thin film exhibited the highest photon absorption capacity. In contrast, the 2% Bi-doped thin film provided maximum photon transmission. The direct energy band gap values of the obtained samples ranged from 1,77 eV to 1,94 eV, with the 2% Bi-doped CuO thin film exhibiting the lowest refractive index. The 2% Bi-doped CuO heterojunction photodetector showed the highest responsivity, photo-sensitivity, and photo-detectivity values while also exhibiting the shortest rise and fall times. This superior performance can be attributed to the improved crystal structure, larger crystallite size, more homogeneous particle distribution, and lower grain boundary density. These findings provide a significant pathway for the improvoment of maximum-performance and tunable photo-detectors. Undoped and 3% titanium-doped copper oxide (CuO) samples, which were gradually annealed at 480°C for approximately 1 hour using the spin coating method, were stored at room temperature on glass substrates. With titanium doping, the crystallite size increased from 21,38 nm to 30,31 nm for the (-111) oriented peak, while it increased from 24,96 nm to 25,54 nm for the (200) oriented peak. Additionally, AFM results indicated that the surface properties of the obtained thin films were not homogeneous. In conclusion, titanium doping modified the crystallite parameters of the CuO samples and improved the crystallite size.
Benzer Tezler
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- Adolesan intihar girişimlerinin psiko-sosyal nedenleriyle ilgili araştırma
Başlık çevirisi yok
NAZMİYE YÜKSEL
- İnce taneli sementasyon çeliklerinde sıcak şekil verme ve ısıl işleminin ostenit tane büyüklüğüne etkisi
Başlık çevirisi yok
MERAL ŞANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Metalurji MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GÜNGÖR
- Plazma arkı eldesi ve yüzey bölgesi modifikasyonunda kullanılabilirliği
Başlık çevirisi yok
ÖZKAN ÖZİPEKLİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ
- 1,3-difenil-4,5-bis(hidroksiimino)-imidazolidin ve Ni(II), Cu(II), Pd(II), UO2(VI) komplekslerinin sentezi
Başlık çevirisi yok
VEFA AHSEN
Doktora
Türkçe
1984
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER BEKAROĞLU