ZnO tabanlı UV dedektör geliştirilmesi ve prototip üretimi


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2015

Öğrenci: NİHAN AKIN

Danışman: MEHMET ÇAKMAK

Özet:

Bu tezde, doğal olmayan yollarla yayılan UV ışınımı tespit edebilme yeteneğine sahip bir dedektör geliştirmek amacı ile, algılayıcı kısmı oluşturması düşünülen ZnO ince filmleri optimize etme çalışmaları püskürtme ve eş-püskürtme yöntemleri kullanılarak yapıldı. İlk olarak, katkısız ZnO ince filmleri esnek şeffaf-asetat üzerine reaktif DC magnetron püskürtme tekniği ile oluşturuldu ve analizleri yapıldı. Çalışmalarda ağırlıklı olarak RF Magnetron Püskürtme Sistemi kullanıldı. Bu teknikle % 2 oranında Al konsantrasyonuna sahip ZnO:Al ince filmler farklı büyütme şartlarında n-Si, korning cam, PET ve ITO kaplı PET alttaşlar üzerine kaplandı. Elde edilen ZnO:Al ince filmlerin yapısal, optiksel, elektriksel ve morfolojik özellikleri araştırıldı. Ayrıca, x = 0.45 ve 0.40 Mg kompozisyon oranlarına sahip MgxZn1-xO ince filmler esnek ITO/PET, katı n-Si ve korning cam alttaşlar üzerine kaplandı. Farklı komposizyon oranlarına sahip bu filmlerin de karakterizasyonları yapıldı. Tez kapsamında püskürtme yöntemi ile yapılan bu yoğun çalışmaların yanı sıra eş-püskürtme yöntemi ile ZnO ve MgO olmak üzere farklı iki hedef eş zamanlı kullanılarak MgxZn1-xO ince film kaplamaları da başarıldı. Kristal kalitesi yüksek, iyi optiksel, elektriksel özelliklere sahip ve düzgün morfolojide olan ZnO:Al ve MgxZn1-xO ince filmler interdijital elektrotlar üzerine kaplanarak UV dedektör prototipleri tasarlandı. Tez çalışmasının son aşaması olarak, en iyi nitelikli UV dedektörlerin karanlık akım, foto-duyarlılık ve kuantum verimliliği gibi önemli dedektör parametreleri tartışıldı. Araştırmalar sonucunda, özellikle esnek alttaşlar üzerine ince filmlerin üretimi, aygıt üretim süreçlerinin optimizasyonu ve tasarım başarısı bu teknolojide ülkemiz için öncü niteliktedir. Ayrıca, optimizasyon neticesinde seçilerek geliştirilen ZnO:Al tabanlı ve MgxZn1-xO tabanlı UV dedektör prototiplerinin UV ışığa tutulması ile duyarlılık testlerini geçmesi elde edilen bir diğer önemli başarıdır.