RF Magnetron Püskürtme Yöntemi ile Üretilen ZnGa2O4 İnce Filmlere Dayalı Derin UV Bölge Fotodedektör Geliştirilmesi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

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

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Kübra KARAKAYA KOYUNCU

Danışman: Nihan Akın Sönmez

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada kristal kalitesi yüksek, iyi optiksel özelliklere sahip ve düzgün morfolojide ZnGa2O4 (çinko gallat) ince filmlerin üretimi hedeflendi. İnce filmler RF manyetik saçtırma yöntemi kullanılarak korning cam alttaşlar üzerine; farklı güç değerlerinde, 400°C alttaş sıcaklığında büyütüldü. Kullanılan ZnGa2O4 target 2 inç çap, 0,250 inç kalınlık, %99.99 saflık oranı ve bakır plaka 2 inç çap, 0,125 inç kalınlık özelliklerine sahipti. 100W, 150W ve 200W güç değerlerinde büyütülen numuneler sırasıyla S1, S2 ve S3 olarak adlandırıldı. Büyütülen ince filmlerin optik özellikleri UV-VIS (Mor Ötesi ve Görünür Bölge), kristal yapısı XRD (X-Işını Kırınımı) ve yüzey morfolojisi AFM (Atomik Kuvvet Mikroskobu) cihazları ile belirlendi. İnce filmlerin bant enerjisi aralığı UV-VIS karakterizasyon verileri kullanılarak Origin Yazılımında Tauc Plot yöntemi kullanılarak belirlendi ve literatürde belirtilen 4,5-5,2 eV değer aralığında olduğu görüldü. Filmlerin optik geçirgenlik değerleri S1, S2 ve S3 numuneleri için sırasıyla %91,004, %91,097, %89,323 olarak belirlendi. Üretilen ZnGa2O4 ince filmlerinin optik geçirgenlik özelliklerinin literatürdeki değerlere uygun olduğu görüldü. Dalga boyları ise sırasıyla 419,76 nm, 377,63 nm ve 351,80 nm elde edildi. S3 kodlu numunenin en kısa dalga boyuna sahip olduğu görüldü. Bu da onun en yüksek enerjiye sahip fotonları içerdiğini gösterdi. S3 numunesi için yüksek enerji geçişlerine sahip olduğu, dolayısıyla bu numunelerin UV bölgede aktif olduğu görüldü. XRD verileri incelendiğinde S3 kodlu numunemizde ana tepe (220) gözlemlendi. Bu tepe özellikle spinel yapısında karakteristik bir piktir ve bu tepenin belirginliği ile malzemenin düzenli kristal yapıda olduğu belirlendi. AFM analizlerine göre RF gücünün artışı ile RMS değerlerinde belirgin bir artış gözlemlendi. Bu artışın, film yüzeyinde daha fazla düzensizlik ve pürüzlülüğe yol açtığı, bu durumun optik geçirgenliği olumsuz etkilediği bulundu. Yapılan araştırmanın yüksek performanslı derin UV bölge fotodetektörlere ve diğer birçok teknolojik çalışmaya katkı sağlaması hedeflendi.