Ta katkılı ZNO-GS fotodedektör üretimi ve karakterizasyonu
Ta-doped ZNO-GS photodetector fabrication and characterization
- Tez No: 995195
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELTEM GÖR BÖLEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotodedektörler, Photodetectors
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, ultraviyole (UV) bölgede yüksek performans gösteren tantal (Ta) katkılı çinko oksit (ZnO) ince film ile gözenekli silisyum (GS) heteroyapının, üretimi, karakterizasyonu ve fotodedektör performanslarının incelenmesi amaçlanmıştır. GS, elektrokimyasal anodizasyon yöntemiyle üretilmiştir. Üretim yapılırken, gözeneklilik ve gözenekli tabaka kalınlığı kontrolü sağlanmıştır. Katkısız ve Ta katkılı ZnO filmler ise döndürme ile kaplama yöntemiyle GS üzerine kaplanmıştır. Çalışma kapsamında anodizasyon akım yoğunluğu (5 ve 10 mA/cm²), anodizasyon süresi (1, 2 ve 5 dk) ve Ta katkı oranı (%0–%3) sistematik olarak değiştirilmiştir. Farklı Ta katkı konsantrasyonlarının (%1, %2, %3) ZnO ince filmlerin yapısal, morfolojik özellikleri X-ışını kırınımı (XRD), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Üretilen dedektörün elektriksel özellikleri için I-V ölçümleri ve optik karakterizasyon için ultraviyole-görünür bölge spektroskopisi (UV-Vis spektroskopisi) ölçümleri yapılmıştır. XRD sonuçları, tüm ZnO/GS heteroyapılarında ZnO'nun hekzagonal wurtzit kristal yapıda kristallendiğini ve Ta katkısı altında ZnO'nun baskın kristal fazının korunduğunu göstermiştir. Ayrıca, XRD desenlerinde (002) düzlemine ait yansımanın baskın olması, ZnO ince filmlerin c-ekseni doğrultusunda tercihli yönelimli kristallenme sergilediğini ortaya koymuştur. UV–Vis sonuçları, Ta katkısı ile UV bölgesinde soğurmanın arttığını ve yansımanın azaldığını göstermiştir. Bu çalışma kapsamında üretilen ZnO/GS fotodedektörlerin elektriksel karakterizasyonunda (I–V ölçümleri), yapıların üst Schottky ve alt omik kontaklı Schottky–Omik heteroyapı davranışı sergilediği belirlenmiştir. Akım taşınımının, metal–yarıiletken kontaklardan ziyade ZnO/GS heteroeklemi tarafından kontrol edildiği ve cihaz tepkisinin bu heteroeklemde oluşan potansiyel bariyerin bias altında modülasyonu ile şekillendiği gözlenmiştir. Negatif gerilim bölgesinde, V ≈ −1 V referans bias noktasında Ta katkısı ile aydınlık–karanlık akım ayrımının belirgin biçimde güçlendiği tespit edilmiştir. Tüm optik, elektriksel, yapısal ve morfolojik bulgular birlikte değerlendirildiğinde, 2 dk anodizasyon süresi, 5 mA/cm² anodizasyon akım yoğunluğu ve %2 Ta katkı oranı ile üretilen ZnO/GS heteroyapının en dengeli ve en yüksek fotodedektör performansını sağladığı sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, the fabrication, characterization, and photodetector performance of a tantalum (Ta)-doped zinc oxide (ZnO) thin-film/porous silicon (PS) heterostructure exhibiting high performance in the ultraviolet (UV) region were investigated. Porous silicon was fabricated by the electrochemical anodization method, during which the porosity and porous layer thickness were precisely controlled. Undoped and Ta-doped ZnO thin films were deposited onto the PS substrates using the spin-coating technique. Within the scope of the study, the anodization current density (5 and 10 mA/cm²), anodization duration (1, 2, and 5 min), and Ta doping concentration (0–3%) were systematically varied. The structural and morphological properties of ZnO thin films with different Ta doping concentrations (1%, 2%, and 3%) were investigated using X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and scanning electron microscopy (SEM). The electrical characteristics of the fabricated photodetectors were analyzed by current–voltage (I–V) measurements, while their optical properties were examined by ultraviolet–visible (UV–Vis) spectroscopy. XRD results revealed that ZnO crystallized in a hexagonal wurtzite structure for all ZnO/GS heterostructures and that the dominant crystalline phase of ZnO was preserved under Ta doping. In addition, the pronounced (002) diffraction peak indicated that the ZnO thin films exhibited preferential orientation along the c-axis. UV–Vis measurements demonstrated that Ta doping enhanced absorption in the UV region while reducing reflectance. Electrical characterization (I–V measurements) of the fabricated ZnO/GS photodetectors showed that the devices exhibited Schottky–Ohmic heterostructure behavior with a Schottky contact at the top and an Ohmic contact at the bottom. It was observed that charge transport was governed primarily by the ZnO/GS heterojunction rather than by the metal–semiconductor contacts, and that the device response was shaped by the bias-dependent modulation of the potential barrier formed at this heterointerface. In the negative bias region, a significant enhancement in the light–dark current separation was observed at a reference bias of approximately −1 V with increasing Ta doping. Considering all optical, electrical, structural, and morphological results together, the ZnO/GS heterostructure fabricated with a 2 min anodization time, an anodization current density of 5 mA/cm², and a Ta doping ratio of 2% was found to provide the most balanced and highest photodetector performance.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- CoSb3 bazlı katkılı skutteruditelerin transport özellikleri
Transport properties of CoSb3 based skutterudities
SEDAT BALLIKAYA
Doktora
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CTİRAD UHER
PROF. DR. EMİNE RIZAOĞLU
- Bir küresel reflektör üzerinde uyarılan yüzey akımları
Surface currents induced on a perfectly conducting spherical reflector
TANER ŞENGÖR
Doktora
Türkçe
1983
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. MİTHAT İDEMEN
- Production and characterisation of Bi1.5Zn0.92Nb1.5O6.92 pyrochlore ceramics with precious metal oxide additives
Değerli metal oksit katkılı Bi1.5Zn0.92Nb1.5O6.92 piroklor seramiklerinin üretimi ve karakterizasyonu
OĞUZ ÖZYOLDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN MERGEN
- Güncel olarak kullanılan dental implant malzemelerinin biyouyumluluk ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Investigation of the biocompatibility and mechanical properties of currently used dental implant materials
SEDANUR KELEŞ
Doktora
Türkçe
2022
BiyomühendislikAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP SADELER
PROF. DR. ZEYNEP YEŞİL DUYMUŞ