Metal oksit tabanlı katıhal aygıt üretimi ve karakterizasyonu
Metal oxide based solid state device fabrication and characterization
- Tez No: 953510
- Danışmanlar: DOÇ. DİNÇER GÖKCEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Metal oksitler, çok yönlü uygulama alanlarına sahip olmaları nedeniyle yarıiletken teknolojilerinde yoğun araştırmalara konu olmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, titanyum, bakır, çinko ve bizmut metallerinin oksit türevleri farklı kaplama yöntemleri kullanılarak elde edilmiş ve bu yapıların elektronik uygulamalarda kullanılabilirliği incelenmiştir. Akımsız kaplama yöntemiyle ITO alttaş üzerine çinko oksit ve bakır oksit ince filmleri başarıyla biriktirilmiştir. Bu amaçla özel bir otomatik daldırma sistemi tasarlanarak kaplama işlemlerinin tekrarlanabilirliği sağlanmıştır. Akımsız kaplama yöntemiyle biriktirilen çinko oksit dirençli anahtarlama, bakır oksit/çinko oksit birleşimi ise p-n eklem davranışı göstermiştir. Elektrokaplama yöntemiyle elde edilen bizmut oksit tabanlı Schottky kontak yapısının akım-gerilim karakteristiği incelendiğinde, Schottky davranış gözlemlenmiştir. Bu sonuç, düşük maliyetli elektrokaplama yöntemiyle üretilen bizmut oksit ince filmlerinin Schottky kontak uygulamaları için uygun bir malzeme olabileceğini göstermiştir. Sıçratma yöntemiyle ITO alttaş üzerine farklı kalınlıklarda çinko oksit ve titanyum oksit ince filmleri biriktirilmiştir. Farklı kalınlıklarda biriktirilen çinko oksit katmanına sahip memristör yapılarının, film kalınlığının artmasıyla memristör performansında iyileşme gözlenmiştir. Titanyum oksit tabanlı memristör yapıların elektriksel karakterizasyonunda, farklı kalınlıklardaki aktif katmanlarıyla oluşturulan Ag ve Au/Ag üst elektrot kombinasyonlarının performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu sonuçlar, aktif katman kalınlığı kadar, kullanılan üst elektrot malzemesi de memristörün performansı üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. Sıçratma yöntemiyle oluşturulan titanyum yüzeyi, lazer destekli yöntemle oksitlenmiştir. Elde edilen titanyum oksit yapısının akım-gerilim karakterizasyonunda, yapının kararlı memristif davranış sergilediği gözlemlenmiştir. Bu sonuç, lazer teknolojisinin memristör üretiminde alternatif bir yöntem olarak değerlendirilebileceğini göstermiştir. Tez çalışması kapsamında ayrıca, üretilen iki terminalli yapıların elektriksel karakterizasyonunu gerçekleştirebilmek için özgün akım-gerilim ölçüm sistemleri geliştirilmiştir. Geliştirilen sistem, Li-iyon batarya destekli ve bluetooth haberleşme özelliğiyle tamamen kablosuz çalışabilen, geniş bir ölçüm aralığında hassas ölçümler gerçekleştirebilen, taşınabilir bir çözüm sunmuştur. Sonuç olarak bu tez çalışmasında, farklı üretim teknikleri kullanılarak çeşitli metal oksit ince filmler başarıyla üretilmiş ve memristör, p-n eklem ve Schottky kontak gibi elektronik bileşenlerin yapımında kullanılmıştır. Tüm üretilen yapıların karakterizasyonu detaylı bir şekilde gerçekleştirilmiş ve elektriksel performansları değerlendirilmiştir. Geliştirilen özgün akım-gerilim ölçüm sistemi, benzer çalışmalarda kullanılabilecek alternatif bir karakterizasyon aracı sunmuştur. Çalışma sonuçları, düşük maliyetli üretim teknikleri ile elektronik bileşen üretiminin mümkün olduğunu ve gelecekteki nöromorfik hesaplama, yapay zeka uygulamaları için umut verici olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Metal oxides are the subject of intensive research in semiconductor technologies due to their versatile application areas. In this thesis, oxide derivatives of titanium, copper, zinc and bismuth metals were obtained using different coating methods and the usability of these structures in electronic applications was investigated. Zinc oxide and copper oxide thin films were successfully deposited on ITO substrate by electroless coating method. For this purpose, a special automatic dipping system was designed, and the coating processes were ensured to be repeatable. Zinc oxide deposited by electroless coating method showed resistive switching, and copper oxide/zinc oxide junction showed p-n junction behavior. When the current-voltage characteristic of the bismuth oxide-based Schottky contact structure obtained by the electroplating method was examined, Schottky behavior was observed. This result showed that bismuth oxide thin films produced by low-cost electroplating methods can be suitable for Schottky contact applications. Zinc oxide and titanium oxide thin films of different thicknesses were deposited on the ITO substrate by sputtering. Memristor structures with zinc oxide layers deposited in different thicknesses improved memristor performance with increasing film thickness. In the electrical characterization of titanium oxide-based memristor structures, the performances of Ag and Au/Ag top electrode combinations formed with active layers of different thicknesses were investigated in detail. These results showed that the top electrode material used is as effective as the active layer thickness on the performance of the memristor. The titanium surface formed by the sputtering method was oxidized by laser-assisted method. In the current-voltage characterization of the obtained titanium oxide structure, it was observed that the structure exhibited stable memristive behavior. This result showed that laser technology can be evaluated as an alternative method in memristor production. In addition, within the scope of the thesis study, original current-voltage measurement systems were developed to perform the electrical characterization of the two-terminal structures produced. The developed system has provided a portable solution that can operate wirelessly with Li-ion battery support and Bluetooth communication feature and can perform precise measurements in a wide measurement range. As a result, in this thesis study, various thin metal oxide films were successfully produced using different production techniques and used in producing electronic components such as memristors, p-n junctions, and Schottky contacts. The characterization of all produced structures was carried out in detail, and their electrical performances were evaluated. The original current-voltage measurement system provided an alternative characterization tool that can be used in similar studies. The study results showed that it is possible to produce electronic components with low-cost production techniques and are promising for future neuromorphic computing and artificial intelligence applications.
Benzer Tezler
- Esnek çinko oksit-perovskit temelli fotodedektör üretimi ve karakteristik özelliklerinin analizi
Production of flexible zinc oxide-perovskite based photodetector and analysis of their characteristic properties
EMİNE KARAGÖZ
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN DEMİRCİ SANKIR
- Geçiş metal oksit tabanlı katodik elektrokromik aygıt uygulamaları
Transition metal oxide based catodic elektrochromic device applications
GÜNAY MERHAN MUĞLU
Doktora
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE GÜR
- 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
- Geçiş metal oksit tabanlı ince film gaz sensörleri
Transition metal oxide based thin film gas sensors
KÜBRA YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKatıhal Fiziği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUTLU KUNDAKÇI
- Çinko oksit gaz sensörünün üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of zinc oxide gas sensor
SEÇKİN AKINCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EVREN TURAN