Yarıiletken ince filmlerin SOL-JEL tekniği ile üretilmesi ve özellikleri

Abstract

ÖZET Anahtar kelimeler: Yarıiletken, sol-jel, optik özelikler, güneş pili Optik ve elektriksel özellikleri açısından iletken ve yalıtkanlara göre farklı özellikler taşıyan yan iletken malzemeler, endüstrideki kullanım açısından her geçen gün daha fazla önem kazanmaktadırlar. Gelişen teknoloji ve piyasa şartlan göz önüne alındığı zaman hafıza elemanlarının üretim teknolojisi bu gün stratejik bir önem kazanmıştır. Ayrıca yarı iletken teknolojisinin bir diğer önemli uygulaması da yarıiletkenlerin enerji abzorblama özelliği kullanılarak üretilen güneş pilleridir. Son yıllarda, malzeme bilimi ve seramik alanında yapılan çalışmalarda, cam, seramik ve cam- seramik esaslı toz üretimi ve kaplamaların sol-jel yöntemiyle elde edilmesi önem kazanmaktadır. Yüksek ışık geçirgenliği ve özel elektrik direnci özelliklerinden dolayı mikro elektronik sahasında kullanılan malzemelerin üretiminde en çok karşılaşılan zorluklardan bir tanesi, kullanılan malzeme açısından malzemenin fabrikasyon işleminin oldukça pahalı ve zahmetli yöntemlerle gerçekleştirilmesidir. Bu çalışmada, istenen ışık geçirgenliği ve elektriksel direnç özellikleri nedeni ile seçilen kalay oksit ve çinko oksit yarı iletken filmlerin, fabrikasyonu kolay ve ekonomik olan ve alternatif yöntemlerden sol-jel ile üretimi ve özellikleri incelenmiştir. Bu amaca yönelik olarak cam altlık ve Si lu Wafer üzerine sol-jel yöntemi ile SnC>2, ZnO ve SnOı katkılı ZnO kaplamak farklı üretim koşullarında üretilerek değişik parametreleri ile kaplanmıştır. Kaplanan numunelerin mikroyapı, elektrik ve optik özellikleri incelenerek optimum üretim şartlan ve numunelerin özellikler bakımından karşılaştalrnası yapılmıştır. Sonuç olarak iletkenlik ve ışık geçirgenliği bakımından Sn(>2 numunelerin daha iyi olduğu, fakat daha düşük enerjili bir fotonla aktive edildiğinde ZnO kaplı numunelerin yan iletkenlik mekanizmasının daha kolay çalıştığı (band aralığı daha düşük) tespit edilmiştir. IX

PROCESSING AND PROPERTIES OF SEMICONDUCTOR THIN FILMS PREPARED BY SOL-GEL SUMMARY Keywords: Semiconductor, sol-gel, optical properties, solar cell. The semiconductors, which posses' significantly different optical and electrical properties, attracts vast concern of importance, in the means of industrial usage. Fastly developing today's technology and market requirements lead to poducing memory circuits, micro devices and sensors which gains strategically vital importance. Beside that fact, semiconductor production technology is also vital subject as of time being. Moreover one of the other field that the semiconduct production technology gains importance is, the production field of solar cell depending on the its energy absorption properties. In progress of material science and research in ceramics; glass, ceramic and glass-ceramic powder production and coatings by sol-gel technique have become important research studies in recent years. One of the frequently faced drawbacks of materials used in microelectronic field is the costly and difficult fabrication technique. Because of light permeability and unique electrical characteristics of tin oxide and zinc oxide thin film semiconductors, these two oxides were selected for this investigation. In this work, production and properties of ZnO and Sn02 based precursor solutions were prepared by inexpensive and alternative Sol-Gel technique. Semiconductor thin film coatings were made using SnC>2, ZnO and Sn02 doped ZnO solution on glass substrate and on Si wafer by dipping coating technique. Investigation of microstructural features and measurement of electrical properties were also carried out on sol-gel coated samples. More over comparison was made between different samples in term of processing conditions, optical and electrical properties. Consequently, Sn02 containing samples was found to be beter egarding electrical conductivity and optical transmission compared to ZnO samples. However, it was observed that ZnO coated samples was better in activating of semiconductivity mechanism when activated with low energy photons due to its lower band gap.