Arayüzey tabakalı metal-yarıiletken fotodiyotların hazırlanması, elektrik ve optik özelliklerinin incelenmesi
Preparation of metal-semiconductor photodiodes with interface layers and investigation of their electrical and optical properties
- Tez No: 981964
- Danışmanlar: PROF. DR. SERHAT ORKUN TAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında Al/(CdO:ZnO:NiO:Ti)/p-Si heteroeklem fotodiyot yapısı hazırlanmış ve elektriksel ile optik özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, hazırlanan yapının karanlıkta ve 20–140 mW/cm² aydınlatma yoğunlukları arasında gösterdiği taşıma mekanizmalarını ve fotodedektör performansını ortaya koymaktır. Karanlık ve aydınlatma altında akım–gerilim (I–V) karakteristikleri, yapının belirgin doğrultucu özellik sergilediğini göstermektedir. İleri kutuplamada düşük voltajlarda ohmik davranışın, orta voltajlarda uzay yükü sınırlı akımın ve yüksek voltajlarda tuzak kontrollü taşıma mekanizmasının baskın olduğu gözlemlenmiştir. Ters kutuplamada ise akımın daha çok Schottky emisyonu ve Poole–Frenkel mekanizması şeklinde alan destekli taşıma mekanizmaları ile kontrol edildiği belirlenmiştir. Termoiyonik emisyon teorisi ile Cheung ve Norde yöntemleri bariyer yüksekliği ve ideallik faktörünün hesaplanmasında kullanılmıştır. Aydınlatma seviyelerinin artmasıyla bariyer yüksekliğinin azaldığı, idealite faktörünün ise özellikle yüksek aydınlatma seviyelerinde daha ideal değerlere yaklaştığı gözlemlenmiştir. Aydınlatma seviyelerinin artmasıyla, doğru polarma bölgesinde seri direnç (RS) değerlerinin ve ters polarma bölgesinde şönt direnç (Rsh) değerlerinin azalmakta olduğu gözlemlenmiş olup bu durumun kaçak akımların arttığına işaret ettiği vurgulanmıştır. Optoelektronik performans parametreleri incelendiğinde; foto-duyarlılık artan aydınlatma yoğunluğu ile sürekli olarak yükselmiş, responsitivite düşük-orta aydınlatma koşullarında yüksek bulunmuş ve dedektivite ise 30 mW/cm²'de en yüksek seviyesine ulaşmıştır. Bu bulgular, cihazın düşük aydınlatma koşullarında yüksek dedektör performansına, yüksek aydınlatma yoğunluklarında ise güçlü foto-sensör davranışına sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, Al/(CdO:ZnO:NiO:Ti)/p-Si heteroeklem yapısının hem elektriksel hem de optik karakteristikleri, bu malzemenin fotodedektörler ve farklı optoelektronik uygulamalar için önemli bir aday olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, an Al/(CdO:ZnO:NiO:Ti)/p-Si heterojunction photodiode structure was prepared, and its electrical and optical properties were investigated in detail. The primary objective of the study was to reveal the transport mechanisms and photodetector performance of the prepared structure in the dark and at illumination intensities ranging from 20 to 140 mW/cm². Current–voltage (I–V) characteristics under both dark and illumination indicate that the structure exhibits significant rectifying properties. In forward bias, ohmic behavior is observed at low voltages, space charge-limited current at medium voltages, and trap-controlled transport at high voltages. In reverse bias, the current is determined to be controlled primarily by field-assisted transport mechanisms such as Schottky emission and the Poole–Frenkel mechanism. Thermionic emission theory and the Cheung and Norde methods were used to calculate the barrier height and ideality factor. It was observed that the barrier height decreases with increasing illumination levels, while the ideality factor comes close to ideal values, especially at higher illumination levels. As illumination levels increased, series resistance (Rs) values in the forward-biased region and shunt resistance (Rsh) values in the reverse-biased region were observed to decrease, indicating an increase in leakage currents. When optoelectronic performance parameters were examined, photosensitivity consistently increased with increasing light intensity, sensitivity was found to be high in low- to moderate-light conditions, and detectability reached its highest level at 30 mW/cm². These findings demonstrate that the device has high detector performance in low-light conditions and robust photosensitizer behavior at high light intensities. In conclusion, both the electrical and optical characteristics of the Al/(CdO:ZnO:NiO:Ti)/p-Si heterojunction structure indicate that this material is a significant candidate for photodetectors and various optoelectronic applications.
Benzer Tezler
- Bakır nanoparçacıklarla katkılanmış beyaz duttan sentezlenen karbon kuantum noktaların AL/N-GAP eklemde arayüzey tabakası olarak kullanılması ve elektriksel ve fotoelektriksel özelliklerinin araştırılması
Use of carbon quantum dots synthesized from white mulberry doped with copper nanoparticles as interfacial layers in AL/N-GAP junction and investigation of their electrical and photoelectrical properties
OSMAN NURİ ENİS
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SAĞLAM
- Organik tabanlı fotodiyotların üretimi ve opto-elektronik uygulamalar için elektriksel özelliklerinin tayini
Production of organic based photodiodes and determination of electrical properties for opto-electronic applications
AYTEN MENTEŞE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiGiresun ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR KARADENİZ
- Farklı oranlarda bi katkılı ZnO ara yüzey tabakalı Al/(Bi:ZnO)/p-Si (MIS) fotodiyotların optik ve elektrik parametrelerinin incelenmesi
Optical and electrical parameters of Al/(Bi:ZnO)/p-Si (MIS) photodiodeodes with different ratios of bi doped zno interfacial layer
AHMET DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilim ve TeknolojiGazi ÜniversitesiFotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
DOÇ. DR. HAYRİYE GÖKÇEN ÇETİNKAYA
- Arayüzey tabakalı metal-yarıiletken (MS) yapıların hazırlanması ve elektriksel özelliklerinin sıcaklık ve frekansa bağlı incelenmesi
Preparation of interface layer metal-semiconductor (MS) structures and analysis of electrical characteristics depending on temperature and frequency
AYSUN ARSLAN ALSAÇ
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİHA TÜLAY SERİN
- Organik arayüzey tabakalı metal-yarıiletken yapıların elektriksel özelliklerinin radyasyona bağlı incelenmesi
Investigation of radiation effects on the electrical properties of metal-semiconductor structures with organic interfacial layer
AHMET KAYMAZ
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HABİBE TECİMER