11.GR: Gnmzteknolojikvebilimselaratrmalarndanemlibiryeresahipolan saydamiletkenincefilmlerzerineyaplanalmalar,1950liyllardangnmze kadareitliyntemlerlesregelmitir.Gnmzdeisezelliklegnepillerindeki uygulamalarda,LED,syanstclar,fototermaldnmsistemgazsensrleri,optik pozisyonsensrlerigibiuygulamalardainceoksitfilmlerininkullanmnemlibiryer tutmaktadr.Dolaysylagnmzdebutruygulamalariinsaydamiletkenince filmlerin retimi nem arz etmektedir.Kalnl1 mdenazolanfilmlerincefilmolarakadlandrlmaktadr.Saydam iletkenincefilmler(TCO)farkloptoelektronikuygulamalardaucuzvesalam olduklariingiderekartankullanmasahiptirler[1].Tmbumalzemelerarasndan inko oksit saydam iletken ince filmler sahip olduklar optik ve elektriksel zellikleriyle beraberyksekkimyasalvemekanikkararllklarvedoadaokmiktardaZnO bulunmasvedolaysylamaliyetlerinindieroksitfilmleregrenispetenucuzolmas nedeniyle en ne kanlardan biridir. ZnOnun molekl arl 81,S8 gi olup younluu S,6S gicm3 olan beyaz bir tozdur.II-VItrbirbileiktir.S2 baibasnaltnda197Sdeerir.Kafes parametreleri a = S,249 , c = S,2uS olup hekzagonal wurtzite yapsna sahiptir. En yakn komu anyon katyon aras mesafe 1,96 dur. ZnOgnendakiultraviyolenlarsourabilir.Dkmaliyetli,zehirli olmamas,genibantaralnasahipoluuvekolaylklakatklanabilmesi,elektrolitle kontaklardahiledildiindebozunmaveanmaolumamasgibisebeplerdolaysyla gnmzdeokfazlailgilenilenbirmalzemedir.Genellikleoksitlerininoukimyasal olarak kararldr ve havadaki oksijenle tepkimeye girmez [2]. ZnOgenienerjibantaralna(S,1 -S,S c:)sahipbirn-tipiyariletkendir. ElektrikseliletkenliitemeldefarklkonumlardakiZnatomlarnnfazlalndan dolaydr[3].retilenincefilminiletkenliikatklandrmaveuygunkoullaraltnda tavlama ile kolaylkla kontrol edilebilir [3]. 2Katksz ZnO, dz panel gstergeleri ve gne pillerindeki gibi geirgen iletken elektrotuygulamalarnnouiinseilenmalzemedir[4].ZnOkatmanlar,ok katmanlbirgnepilininenstkatmanolarakdakullanlabilir.nkbubirok katmannenstkatmangenellikle,gnespektrumundakiyksekenerjilifotonlar sourur.Herzamandahayksekenerjiaralolanmalzemeler,dahayksekfoto-voltajlareldeetmekiinkullanldr[2].AyrcakatkszvekatklZnOfilmlerinher ikiside,optoelektronikgstergeaygtlarndaveultra-yksekfrekanselektro-akustik dntrclerde kullanlr [5]. KatklandrmavetavlamailemleriZnOnunbirokzelliiningelimesini salar.eitliiyonlarlaZnOfilmlerikatklandrmakmmkndr.Enokp-tipikatkl ZnOincefilmleraratrmaclarnilgisiniekmitir.Al,Ga,nveBgibigrupIII elementleriyle veya Si, Ge, Ti, Zr ve Hf gibi grup IV elementleriyle katklandnda bu elementlerZnatomlarylayerdeitirirlerveFgibigrupVIIelementleriyle katklandnda ise bu elementler O atomlaryla yer deitirirler. Ayrca Sc, Y gibi nadir toprakelementleriylekatklandndabuelementlerZnatomlarylayerdeitirirler. Yapdaykfazlaloluturanatomlarsebebiyleekstrinsikdonrler,dahayksek scaklklarabamlolarakhatalaroluturanintrinsikdonrleregredahakararldrlar [6]. Uyguncinsvemiktardakatklarnilavesiylebufilmlerinelektrikiletkenlii artmaktadr.Filmlerinhidrojenplazmasnamaruzkalmalardurumundabozunmaya uramalar nedeniyle, hidrojen plazmasna daha dayankl olan alminyum veya benzeri kat malzemeleriyle katklanm inko oksit filmler son yllarda tercih edilmektedir. Gnepillerinintemelkatmalarndanbiriolansaydamiletkenkatmanaolan gereksinimnedeniyle,saydam iletken ince filmler zerindeki almalarda younlama balamtr. Saydam elektrot olarak da adlandrlan bu katmann, gne pillerinin verimi zerineenetkiliparametrelerdenbiriolanseridirencinnemlibirkesrinioluturmas nedeniyleiletkenliinokyksekolmasvegnespektrumununkullanlblgesinde saydam olmas gerekmektedir. ncefilmlerounluklabiriktirmeeklindeeldeedilirlerveyksekteknoloji uygulamalarsaylamayacakkadaroktur.ncefilmbiriktirmetekniklerigenelolarak; buharlatrmagibisadecefizikselveyagazvesvfazkimyasalilemlergibisadece 3kimyasal olabildii gibi elektriksel dearj ve reaktif sktrme gibi hem fiziksel hem de kimyasalilemlerinbirleimindenoluabilir.KatklvekatkszZnOsaydamiletken ince filmlerin biriktirilmesinde kimyasal buhar yntemi, D.C. ve R.F. reaktif magnetron sratma,pskrtme,atmallazerdepolama,kimyasalndepolama,sol-gelspin-kaplama, buharlatrma, hidrotermal metot gibi birok yntem kullanlmaktadr[5]. Bahsedilenbuyntemlerinherbirifarklparametreleresahipolup,bu yntemlerdenherhangibiriyleeldeedilemeyenzelliklerindieryntemlerdenbiriyle eldeedilmesimmkndr.Buyzdenistenilenzellikleresahipolansaydamiletken incefilmlerinretimiiinennemlikademebuzelliklerisalayabilecekenuygun yntemin seilmesidir. 42.NKO OKSTN ZELLKLER Doada zinkit minerali olarak bulunan ZnO eitli bilimsel alanlarda kullanlan okamalbirmalzemedir.Bublmde,ZnOnunnemlibazzellikleriksacaele alnacaktr.2.1. Kristal Yaps inkooksitnormalevreartlarndatermodinamikolaraksabitfazda wurzitedir.inkoatomlarskpakethekzagonalyapyayaknbirekildeyapdayer almaktadrlar.Herbiroksijenatomudrtadettetrahedraldizilimdekiinkoatomu arasnda yer almaktadr [5]. ZnOnun wurzite kristal yaps ekil 2.1de grlmektedir. ekil 2. 1. inko oksidin altgen wurzite kafes yaps; byk daireler oksijen atomunu, kk dairelerde inko atomunu gstermektedir [7]. 2.2. Elektronik Bant Yaps ZnO,oksijenatmosferdekidengereaksiyonuyzndensebebiyleyapkadi oksijeniyonlarnneksikolmasveyapdakikatyonfazlalsebebiylestokiyometrik 5olmayanZn1+x0eklindegrlebilir.Dengedurumunuuekildegsterilmesibir hatadr: Zn0=Znx+(12] )02(g)(2.1) ZnIxarayerinkoatomunugstermektedirveiyonizeolabilir.Elektronlarnise aadaki ekilde iletken banda balayabilir: Znx=Zn.+ci(2.2) Zn.=Zn..+ci(2.3) Znx veZn.nin her ikisi de donr olarakrol oynayabilir ve bylece ZnO n-tipi bir yar iletkendir. ekil 2. 2. inko oksidin ematik elektronik seviye diyagram [8] Bantyapsmodellerikullanlarakhesaplananyasakenerjibantaral~3,5eV olupdeneyselverilerlemkemmelbirtutarllkierisindedir.Buyasakenerjibant aralsebebiyleZnOincefilmkonumundatmgrnrblgedesaydam yaplabilmektedir[5] 63.NKO OKST NCE FLMLERN RETM ZnOincefilmlergenelliklecamvb.alttabanlarzerineZnOnuneitli yntemler kullanlarak biriktirilmesiyle retilirler. ZnO ince film retimi iin yaplan ilk aratrmalarmagnetronsratmavekimyasalbuhardepolamagibibytme teknikleridir.Sonrakialmalar,RF(RadioFrequency)magnetronsratmave moleklernepitaksi(MBE,MolecularBeamEpitaxy)dir.Bunlarndndaatmal-lazerdepolama(PLD,PulsedLaserDeposition),metalorganikkimyasalbuhar depolama(MOCVD,MetalOrganicChemicalVapourDeposition)gibidepolama parametreleri zerinde iyi kontrol salayan bytme teknikleri ile yksek nitelikli ZnO tek-kristal filmler elde edilmitir [5]. Buksmdagnmzdezerindedahaokdurulanincefilmretimteknikleri zerinde durulacaktr. 3.1.Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) Yntemi GazfazkimyasalilemlerierisindeKimyasalBuharDepolamadanszetmek gerekir.KimyasalbuhardepolamannCVDEpitaksi,AtmosferBasnlCVD,Dk BasnlCVD(LPCVD,LowPressureChemicalVaporDeposition),Metalorganic CVD(MOCVD),IkYardmlCVD(PHCVD),LazerlendklenenCVD(PCVD), Elektron Yardml CVD olmak zere pek ok tr vardr [5]. CVDreaksiyonagirecekelementlerinbuharfazdakatfilmoluturmakzere etkiletiimalzemeretimyntemidir.Ykseksaflktakisvkaynaktanbuharelde edilebilir.Gazvekatfazda,reaksiyonagirecekelementlerinksmibasnlar,toplam enerjileri,scaklkdeerleriiyibilinmelidir.Dkscaklkdeerlerindebymeyi yzeysourmasbelirler.Yksekscaklkdeerlerindeisebymeorannyzeye doruolandifzyonve/veyayzeydendardoruolandifzyonbelirler.CVDdeki ilem parametreleri arasnda ak hz, scaklk, scakln sistemdeki dalmlar, reaktr geometrisi, gaz ve buhar zellikleri bulunmaktadr [6]. AokivealmaarkadalarsafirtabanlarzerinetekkristalZnOfilmler biriktirmilerdir. Kullanlan biriktirme reaksiyonlar [9]: 73ZnO +2NH3-3Zn(g)+N2+ 3H2O(kaynakta) Zn(g)+ 2H2O -ZnO +H2(tabanda) KonvansiyonelCVDsistemlerindehidrojen,normalartlardaZnOkaynaiin indirgeyicigazolarakkullanlmaktadr.AncakAokivealmaarkadalarbiriktirme hzndrmekvefilmkalitesiniarttrmakiinNH3gazkullanmlardr.Kullanlan CVD sisteminin ematik bir grnts ekil 3.1 de verilmitir. Bu sistem iin optimum kaplamaparametreleri:Katotscakl870880C,tabanmalzemesiscakl730740C, NH3 debisi 0,61 dk-1, hedef-katot aras mesafe 2030 cm olarak belirlenmitir. Plazma destekli metal-organik CVD sistemi ile ise 150350C gibi dk scaklklarda dayksekynlenmeliZnOfilmlerinretildiiraporedilmitir.Busistemdedietil inkonunyannaO2gazdailaveedilerekallmasuygungrlenparametreler arasndadr.Butekniklesafirtabanzerineeeksenli,camtabanzerinedecekseni ynlenmelifilmlerbiriktirilmitir.Ancakcamzerinebiriktirilenfilmlerinyapma zelliklerinin nazaran zayf olduu tespit edilmitir [9]. ekil 3.1. CVD cihaznn ematik gsterimi [9] YaknzamandailaveyaplmZnOsaydamiletkenincefilmlerinretiminde CVDtekniikullanlmayabalamtrvebuyntemlebuyntemle3 1-3.cm 8direnveyaklak%85geirgenliesahipAlilekatklanmZnOincefilmler retilmitir [9]. 3.2.Sprey Piroliz (Sprey Pyrolisis) Teknii SpreypirolizmetoduileZnOsaydamiletkenincefilmlerinretiminde genellikle sprey solsyonu olarak inko asetat sulu zeltisi kullanlr. Bu ncl dk scaklktakiyksekbuharbasncsebebiyleseilir.Birkadamlaasetikasitilavesi inkooksitkelmesininlervebylecespreysolsyonutemizkalr.Budadaha kalitelioptikgeirgenfilmlerinretimineyardmeder.Genelolarakeldeedilen sonulara gre taban malzeme scakl 350550C arasnda deise de en dk diren deerleri 400Cde gzlenmitir [9]. ekil 3.2de tipik bir sprey piroliz sistemi grlmektedir. ekil 3.2. Sprey piroliz sistemi [7] TomarveGarciatavlanmtabanmalzemelerizerine15cm3dk debiylesu alkolkarmndanoluaninkoasetatzeltisivetaycgazolarak101dk-1debili kuru hava kullanarak ve ilem sresince solsyon scakln 80Cde tutarak ZnO ince filmretmilerdir.rettiklerifilminilketaptayksekdirenliolduunu gzlemlemilerdir.Dahasonrasnda350CdeN2atmosferde45dksreyletavlama sonucuretilenincefilmindirencindedgzlemlemilerdirveendkdiren deeri iin optimum taban malzemesi scakln 400C olarak tespit etmilerdir [9]. 9Aranovich0,1molZnCl2+H2O2ve0,1molinkoasetatsuluzeltisi kullanlarakZnOincefilmlerretmitir.Builemsrasndasolsyonunvehavann aksnsrasyla1,83,5cm3dk ve8,610,61cm3dk arasndadeitirmitir.Taban malzemesiscaklnnvehavaaksnnkristaldoasnvefilmlerinklorieriini nemli lde etkilediini gzlemlemitir [9]. ekil 3.3.ZnO filmler iindeki klor konsantrasyonu ile scaklk ve hava aknn ilikisi (FAnn birimi dh-1dir.) [9] ekil3.3denZnOfilmlerinklorbileiminindeienhavaaksiinscakln birfonksiyonuolduugrlmektedir.Buekildentabanmalzemesiscaklndakive hava debisindeki artla filmdeki klor ieriinin azalaca grlmektedir [9]. X-nlardifraksiyonualmalar300Cninaltndakiscaklklarda(101)ve (100)ynlenmelerininetkinolduunugstermitir.Bununyansra300Cde(002) ynlenmesidominantynlenmeolarakhzlaartmayabalamakta,dierpiklerin iddetleri ise hzla dmektedir. Bu deiim ekil 3.4de aka grlmektedir [9]. 10 ekil 3.4. Sprey piroliz yntemiyle biriktirilmi ZnO filmlerde (100),; (101), ; (002), + ; piklerinin bal iddetleri ile scakln deiimi [10] Filmmorfolojisitabanmalzemesiscaklvefilmkalnlylayakniliki ierisindedir. Genellikle homojen, kristalin yapya sahip filmler 400450C aralndaki scaklklardaeldeedilebilmektedirler.Dkscaklklardaisekristalboyutlarve ekilleriniformdeildir.StokiyometrikolmayanZnOfilmleriyielektrikselveoptik zellikleresahipolmalarnaramen,kalnlklarndanbamszolarakyksek scaklklarda kararsz bir yapya sahiptirler. 400 nn altnda kalnla sahip filmler oda scaklndadahikararszdrlar.Bazdurumlardafilmalanlarnn%25nikaplayanbu dahaincefilmlersaydamalanlarngelitirilmesiiinuygundurlar.Saydmzbu birtakmsebeplerdendolaykatklamayaplmambuZnOfilmlerpratikuygulamalar iin elverili deildirler [9]. ZnOincefilmlerekatklamayaplmassadeceretilenfilmlerinelektrikselve optikzelliklerinigelitirmeklekalmazaynzamandasonderecekararlhale gelmelerinidesalar.Alilavesiyaplmincefilmlerilketaptasondereceyksek direncesahiptirler.Fakatbufilmlerin400Cdehidrojenatmosferdetavlanmasyla optikzelliklerindebirdeiimmeydanagetirmedendirencinemlibiroranda azaltlabilir.Optimumkoullaraltndaretilmibukatklanmfilmler(Alveyan) yaklak10-3 .cm dirence ve %85 geirgenlie sahiptirler [9]. 113.3. Sratma (Sputtering) Sratma prosesi zetle, bir hedef malzemenin yzey atomlarnn iyonize olmu gazatomlar(genellikleasalgaz)tarafndankaldrlarak,sratlmasvesratlan atomlarnistenilentabanmalzemesiyzeyinetanmasveyzeydebirikmesiesasna dayanmaktadr [9]. Sratmatekniindekullanlanmekanizmasnngzlenmesiokeskilere dayanmaktadr.1852ylndaGrovevebirkaylsonraPluckerbirdearjtpnn almassrasndaelektrotlaroluturanmalzemenin,yavaatpnduvarlarnda birikmeyebaladntespitetmilerdir.Gnmzdeartkbuelektrotlarn,tpn almas esnasnda srekli olarak iyonlar tarafndan bombardman edilmekte olduu ve birikme ileminin bu sebepten meydana geldii bilinmektedir [10]. Sratmatekniindekullanlanhedefleruygulamayagre,susoutmalkatot-tayclarzerineyaptrlmveyavidalanmolabilirlerveplazmannyounluunu arttrmakamacyladayksekmanyetikalanasahipolmalarsalanabilmektedir. Bunlaraekolarakharicibirelektronvericisidkbasnlardaplazmaoluumuna destekolmaktadr.Ayrbiriyonkayna,biriktirmeilemindenncetaban malzemesinintemizlenmesinisalarkenbiriktirmeilemisrasndadabombardman gerekletirebilmektedir. Taban malzemeler de uygulamaya ynelik olarak, soutulmu, stlm, polarize edilmi veya mobil olabilmektedirler [10]. Buteknikpekokkiitarafndanakustikdalgadntrcleriiinyksek direncesahipZnOfilmlerimretimindekullanlmtr.Fakatsratma(sputtering) teknii ayn zamanda saydam iletken uygulamalar iin gerekli dk direnli ZnO film stokiyometrisinin ya da ZnOe Al, n ya da Sn ilavesiyle retimi iinde kullanlmaktadr [9]. StokiyometrikolmayanZnOfilmleroksijen-argonbulunanatmosferdeyeralan bir metalik inko hedef ya da hidrojen-argon atmosferindeki bir oksit hedef kullanlarak hazrlanabilir.Genelolarakbuyntemleretilenfilmlerinbymehznnveyapsal zellikleriningazfazkarm,plazmakoullar,kaplamascaklklarvekaplama geometrisigibieitliilemkoullarndaglbirekildeetkilenir.Geneldetaban malzemesininscaklnnartmasylakristallemeartmaktadr.Ayrcahedefvetaban 12malzemesiarasndakimesafeinkoatomlarnnserbestyolundandahaazisedahaiyi zellikleresahipfilmlereldeedilebilir.inkohedefkullanlaraksratmatekniiyle ZnO filmler retmek iin tipik sratma teknii unlardr: Srama gc, 100W; toplam basn, 10-5Torr; oksijen konsantrasyonu, hacimce %029,4; taban malzemesi scakl 300Kden 600Ke kadar [9]. ekil3.5veekil3.6ikifarklscaklktakitabanmalzemesiiinfarkloksijen konsantrasyonlarndainkohedefkullanlarakvesratmatekniiylehazrlanmZnO filmlereaitXRDpaternlerinigstermektedir.Buekillerdenodascaklndaretilen filmlerinfaznnvekompozisyonununoksijenierinebalolduugrlmektedir. Oksijenolmadndafilmlerdoadakimetalgibidirler.Oysaoksijenkonsantrasyonu %1 olduunda filmler Zn ve ZnO piklerinin her ikinse de sahiptir. Fakat tek fazl ZnO filmlersadeceoksijenkonsantrasyonu%2olduuzamanodascaklnda hazrlanabilirler.Tipikolarak573Kde%1oksijenkristalinZnOfilmlerretmekiin yeterlidir.Dahafazlaoksijenilavesikristallemedevetaneboyutundanemlibirart salar [9]. ekil 3.5. (a) %0, (b) %1 ve (c)%2 oksijen konsantrasyonlarnda, oda scaklnda bytlm ZnO filmlere ait XRD paternleri [9] 13 ekil 3.6. (a) %1 ve (b) %2 oksijen konsantrasyonlarnda, 573 K scaklnda bytlm ZnO filmlere ait XRD paternleri [9] ekil 3.7. Sratma tekniiyle biriktirilen ZnO filmlerde byme hznn oksijen konsantrasyonuna gre deiimi [9] 14ekil 3.7den farkl kaplama scaklklarnda oksijen konsantrasyonu ile byme hznndeiimigrlmektedir.Bymehzilkbataoksijenkonsantrasyonundaki artlaartar,dahasonrasndaiseoksijenkonsantrasyonundanbamszolarakbir platoyaular.Dahayksekoksijenkonsantrasyonlarndaisebymehzsertbir biimdeder.Buolgureaktifsratmatekniininnemlibirzelliidir.Bymehz metalikhedefteki(budurumdainko)sratmahz,tabanmalzemesineulaanmetal atomlarnnorantarafndankontroledilir.Bymehzndakiplatotabanmalzemesi stndekibiroksijenokluundandolaytabanmalzemesineulaanbtnmetal atomlarnnoksitlenmesindenkaynaklanabilir.Bymehzndakiazalmametal hedeftekioksidasyonhznnsratmahzndanokdahabykolmasndan kaynaklanr.Buinkooksithedefkullanlarakeldeedilendeerlerleinkohedef kullanlarakeldeedilendeerlerinkarlatrlmasyladahaokdesteklenir.ekil 3.8dendkoksijenkonsantrasyonblgesindetabanmalzemesininscaklnn artmasylabymehznndtdeanlalr.Budaoldukayksekolanveartan scaklklahzlcaartaninkonunbuharbasncsonucundainkoatomlarnn oksitlenmeden taban malzemesinden buharlamasnn sonucudur [9]. ekil 3.8. Biriktirme hznn taban malzeme scaklna gre deiimi [10] Tabanmalzemescaklnnartmasylabymehzndakidbenzerbir ekildeeitliaratrmaclartarafndandagzlenmitir.Busonularekil3.8da verilmektedir.Tipikolarak,biriktirmehznn,tabanmalzemescaklnn50Cile 15300Carasndakideiimleriiin,38dkdan30dkyadeitiinisylemek mmkndr [10]. Argon-oksijenatmosferdeZnO+Znhedeftenyadahidrojen-oksijenkarm kullanarakZnOhedeftegeirgeniletkenZnOfilmlerinretimindesratmametodu yaygnolarakkullanlmaktadr.[5]BarnesvearkadalarscakpreslenmiZnO tozlarndaneldeettiklerihedefmalzemeileZnOfilmlerbiriktirmilerdir. Gerekletirilenalmadascakl500Cdetutulmutur.Filmlerinbymehzlar oksijenkonsantrasyonunaveuygulananRFgcnebaldr.ekil3.9uygulananRF gcne gre film byme hzlarn gstermektedir [10]. ekil 3.9. Katklama yaplmam ZnO filmlerde biriktirme hznn uygulanan RF gcne bal deiimi [9] DCsratmayadamagnetronsratmatekniklerindenherikisinidekullanarak dkscaklklardadkdirenliZnOfilmlerinretimimmkndr.Taban malzemesineuygulananbiasvoltajnbyklnndeitirilmesindendolayZnO filmlerin direnci drlebilir [10]. 16Caporalettitabanmalzemesipotansiyeliyaklakolarak200Vdave%5 hidrojen-argonierenplazmadaZnOhedefkullanlarakyaklakolarak10-2.cm dirente ve yaklak %80 geirgenlikte filmler retmitir [9]. KatklamayaplmamZnOfilmleryksekscaklklardakararszolduklariin pratikuygulamalariinkullanlldeildirler.ZnOfilmlerekatkyaplmasonlar saydamiletkenincefilmuygulamalariinuygunbiralternatifyapmaktadr.Katk yapmakamacylainkooksittozuiinen,Al,Ga,Snv.b.gibifarklmetallerin oksitleriilaveedilirvebutozkarmndanhedefhazrlanr.yikalitedebirfilmelde etmekiinilavemaddekonsantrasyonuarlka%210arasndadeiir.Yksek orandageirgen(>%80)vedkdirenli(~1u-4.cm)filmlerbuteknikkullanarak hazrlanabilir [9]. 3.4.Atmal Lazer Depolama (PLD) Atmal-lazerdepolama(PLD)metodundayksekgllazeratmalar malzemeninstokiyometrisininetkileimdekorunduubirhedefyzeydenmalzemeyi buharlatrmak iin kullanlr. Sonu olarak, paracklarn spersonik jeti (plume) hedef yzeyenormalolarakynlendirilir.Jetfarklparacklarnhzdalmnaglbir ekildeileriynlenmesiylehedeftenatlr.karlanrneklerhedefeztyerleenalt tabanayounlar.TipikbirPLDsistemininematikdiyagramekil3.10da gsterilmitir [5]. ekil 3.10. Atmal lazer depolama sisteminin ematik gsterimi [5] 17Atmal lazer depolama tekniinin avantajlar[5]: Dk alt taban scaklnda yksek nitelikli film bymesine izin verir. Yksek enerji kaynakl paracklar yaratr. Deney dzenei basittir. 10-5-10-1Torraralndakibasnlardayksekambientgazbasnlarnda allr. 3.5.Molekler In Epitaksiyel Yntemi (Molecular-Beam Epitaxy-MBE) EpitaksiyelbytmeyntemlerindenMBEdieryntemleregredaha baskndr.nkistenilenaygtyaplareniyiekildeeldeedilebilmektedirvebir atomiktabaka(monolayer)geideiimioldukakeskindir.MBEileelektronik aygtlarnnretimi,kkolmalarnedeniylevearayzeykontrolnbaarlbir ekildesalayabilmelerindendolayzellikletercihedilmektedir.Buyntem,sper rgler iin istenilen dzgnlkte, kafes uyumunda, katk younluklarnda ve kalnlkta retimsalarkibunlarnoptikveelektrikselzelliklerimkemmeldir.Dezavantajlar isesnrlsaydauygulamasvardr,pahaldeneysisteminesahiptirveretimilemi olduka karmaktr [5]. MBEilemindekristal,katmanatomlarnveyamolekllerintermaldemetinden elde edilir. Depolama olduka dk basn (1u-8Pa) altnda oluur. Alt taban scakl ise400-900Carasndadeiir. Depolama oran dktr. Ve plazmayardml CVD, MBEnin birok zelliini tamaktadr ve retim hz da olduka yksektir [5]. 3.6.Teknik Karlatrma Tablo 3.1 bize farkl tekniklerle hazrlanm ZnO filmlerin zdiren, geirgenlik vebymeparametrelerigibideerleriverir.laveyaplmamZnOfilmlerretim ynteminden bamsz olarak her zaman kararszdr [4]. Bu tablodan sratma teknii ile hazrlananAlilekatklanmZnOfilmlerineniyizellikleresahipolduuve katklannm SnO2 ve ITO filmlere bir alternatif olabilecei grlmektedir. 18 Tablo 3. 1. Farkl teknikler kullanlarak retilmi ZnO filmlerin zellikleri [9] Yntem Taban scakl () Oluma hz (/dk) zdiren (.cm) Geirgenlik (%) Aklamalar ZnO Pskrme yntemi 4001u-270N2de tavlama Reaksiyonla Buharlatrma 150-2001,S 1u-389 Sratma200-250~1u-2>8002=%1-2 Sratma1252 1u-390Hidrojende sratma Bias sratmaOda scakl7 1u-380Plazma %5E2Ar ZnO: In Pskrtme375~1u-385 SratmaOda scakl90-120S,72 1u-3>80Ar %S02 ; E2de tavlama Magnetron sratma 72-1204,4 1u-2>80 02=%5; Ar=%95, Hidrojende tavlama ZnO: Al CVD367-444S 1u-485 Pskrtme5002 1u-2>80 Pskrtme300-5001u-385E2de tavlama Sratma1u-485 Sratma2007-274 1,4 - S 1u-4 90Ar SratmaOda scakl90-1209,12 1u-390Ar %S02E2de tavlama Magnetron sratma >2502,7 1u-485 D manyetik alan kullanarak plazma kontroll Magnetron sratma % 9u),dkdirenli(4,1 x 10-3 . cm),5 x 10-4 - 1 x 10-3 Torrbasn aralnda yksek c eksen ynelimli filmler elde edildiini gstermitir. Yksek tayc konsantrasyonu olarak Zn safszlklar gsterilmitir. Yksek iyon enerjisi ve dk alt tabanscaklklarndaZn safszlklarnnolumaolaslartmtr.Yksekenerji iyonlar,filmyzeyizerindebymeeitleriningelimesineveZnOfilmlerin depolanmasnanclketmitir.Oksijenbasncnnartmasylaeitlerinenerjileri oldukadm,dolaysyladkscaklktayksekkalitelifilmlersadeceyaknbir oksijenbasnaralnda(3,5 x 10-4- 1 x 10-3 Torr)FCVAsisteminde retilebilmitir. [22]. PolikristalZnOincefilmlerodascaklndacamalttabanlarzerinefiltreli vakum ark depolama yntemi (FVAD) ile depolanmtr. Elektriksel, optiksel ve yapsal zellikler,oksijenbasncnn0,26 0,73 Paaralndadeiendeerlerininveark akmnn100 300 Aarasdeiendeerlerininbirfonksiyonuolarak aratrlmtr. 100 400 nmaralndafilmkalnlklarnnarkakmnaizgiselbaml olduugrlmtr.OZn=0,75konsantrasyonoranyla,oksijentabanbasncna sadecezayfbirekildebal,stokiyometrikolmayanfilmlereldeedilmitir.Tanecik boyutuoksijentabanbasncylaklmtr.Filmkalnloksijentabanbasncyla yaklakizgiselbirekildederken,geirgenlikT,grnrblgeveyaknkzltesi (NIR, Near-IR) blgede oksijen taban basncyla artmtr. X-n krnm (XRD, X-ray diffraction)analizlerifilmlerinpolikristalyapdaolduunugstermitir.lm parametreleriningrelistandartsapmas,aynakmvebasndeerleriyledepolanan yedi rnein incelenmesi sonucu %4den az olduu bulunmutur [23]. Yksekkalitedekatklanmamveua203ilekatklanmZnOfilmlerreaktif elektron demeti buharlatrma metoduyla hazrlanmtrlar. Yaplan katklarn yapdaki, elektriksel ve optiksel zellikler zerine etkisi aratrlmtr. XRD sonular ua203 ile katklanm ZnO filmlerin c dorultusunda bydn ve bu sonulara istinaden (002) 25pikininiddetininkaktkonsantrasyonundakideiimlerebalolduunugstermitir. %28 orannda ua203ile katklanm ZnO filmler en iyi kristal yapy gstermitir. AFM sonular retilen film ieriindeki ua203 konsantrasyonu arttka film yzeyinin daha przszbirhalaldngstermitir.Optikyasakenerjiaralkatkieriinin artmasylaartar.ua203konsantrasyonununarttrlmasylaZnOfilmierisindeki oksijeninkemisorpsiyonu(kimyasalolarakabsorbsiyon)dolaysylatayc konsantrasyondaazalmaolurbudaartanua203konsantrasyonlarndaelektriksel zdirencin artmasna sebep olmaktadr [24]. AtmalDCmagnetronsratmatekniikullanlarakcamtabanlarzerineAl katkl ZnO (AZO) saydam iletken ince filmler biriktirilmitir ve atm frekansnn filmin yapsal,elektrikselveoptikselzelliklerizerineetkisiaratrlmtr.Taban malzemesinedoru35kHzbiratmfrekansuygulandndabykorandaceksen ynelimine sahip AZO filmler retilebilir. Optimum bytme koullar altnda, retilen AZOfilmlerendkdiren olarak 7,4u 1u-4 .cmlik bir zdiren veRm= S,2S nmgibiyumuakbiryzeyprzllgstermitir.Filmlerinoptikgeirgenlik spektrumundanretilenfilmleringrnrblgede%85-90gibiokyksekbir geirgenlieveyaklak350nmlikbirsourumkenarnasahipolduklargrlmtr [25]. ZnO ince film oda scaklnda atmal filtreli katodik vakum ark yntemiyle cam alttabanzerinedepolanmtr.X-nkrnmyardmylafilmlerinkristalografik yaplarvekristalbyklallmtr.lmlerbtnkristallerinwurtzite formundaolduunuveynelimlerinin(002)ynndeolduunugstermitir.Tanecik byklnn18,9 -42 nmolduutahminedilmektedir.Tavlamannetkisiylekristal byklklerininarttveX-ndesenlerinindekeskinlikkazandgzlenmitir. ZnOnunoptikzellikleriUV-grnrspektrometrekullanlarakallmtr. Tavlamannetkisiylefilmlerinkrlmaindisiazalrkensourmakatsaysveoptiksel bant aralnn artt grlmtr. Atmal filtreli katodik vakum ark yntemi ile cam alt taban zerine depolanan ZnO ince filmler iin en iyi tavlama scaklnn 600 C olduu grlmtr.Buscaklkcamalttabannzelliklerindendolay,camalttabanlariin llebilen en yksek scaklktr [26]. 26inkooksit(ZnO)filmleripskrtmeyntemikullanlarakfarkltaban scaklklarndaretilmitir.retilenbufilmlerinyapsalveelektrikselzelliklerine tabanscaklnnetkisiincelenmitir.Filmlerinx-nlarkrnmdesenlerinden polikristalvehekzagonalyapdaolduklargrlmtr.Buradantanecikboyutuve yaplanmakatsays(TC)hesaplanmtr.ZnOfilmlerininiletkenliklerikaranlktave oda scaklnda alnan akm-voltaj lmlerinden belirlenmitir. Btn filmlerin ohmik iletim mekanizmasna sahip olduu gzlenmitir [27]. SafveAlilekatklanmZnOincefilmlersafZnveseramikZnOhedef kullanlarakDCmagnetronsratmatekniiileretilmitir.Sratmaatmosferi ierisindekifarkloksijenksmibasnlariinhedefbileiminfilminyzeytopolojisi, kristalliiveoptikgeirgenliizerineetkileriaratrlmtr.YaplanXRD incelemeleri sonucunda metalik ya da seramik hedeften sratma teknii ile retilen Al ilekatklanmZnOfilmlerinkatklanmamfilmlerdenfarklyzeymorfolojisi gsterdiivetercihen(002)dorultusundabydgrlmtr.Dahadanemlisi, Alilekatklanmfilmlerretilirkenmetalikhedefkullanlmasseramikhedef kullanlmasnakyaslaoptikgeirgenlikteveyasakenerjibantaralndadahayksek bir arta sebep olur [28]. 275.RETLENNKOOKSTNCEFLMLERNELEKTRKSEL ZELLKLER inkooksitII-VIn-tipibiryariletkenolup,yasakenerjibantaral3,2-3,3 eVtur.KatklanmamZnOden-tipiyariletkenlikgrlmesistokiyometrideki sapmalardankaynaklanmaktadr.Arayeroksijenveinkoeksiklikleriolasakseptr dzeyleriyaratabilmesinekarn,serbestyktayclaroksijenboluklarvearayer inkoilebalantlolarakdonrseviyelerindenkaynaklanr.Kaplamatekniinden bamszolarak,btnkatklanmamZnOfilmleruzunsrelikullanmlarda kararszdrlar. ZnO filmlerin elektrilsel zellikleri gl bir ekilde kaplama metoduna, sl ileme ve oksijen kemisorpsiyonuna baldr [9]. 5.1.Taban Malzemesinin Scaklnn Etkileri ekil5.1(a)veekil5.1(b)ekilleriodascaklndakidietilinkonun(DEZ) oksidasyonuilekaplanmZnOfilmlerinscaklnbirfonksiyonuolarakoda scaklndakiiletkenliinin,tayckonsantrasyonununveHallmobilitesinintipik varyasyonlarngstermektedir.Tabanmalzemesininscakl280Cden350Cye kadardeitiindeiletkenliin10-2den50-1cm-1edeitiigrlmektedir. 350Cdendahadkscaklklardatabanmalzemesikullanldndaelektriksel zelliklerdekiiyilemetayckonsantarsyonundakiarttankaynaklanmaktadr. 350Cden daha yksek scaklkta taban malzemesi kullanldnda elektriksel zellikte meydanagelenazalmamuhtemelendahaiyistokiyometrisebebiylealtlkyzeyindeki organikrnlerinoksidasyonadahafazlauramasyzndentayc konsantrasyonunda meydana gelen azalmadan kaynaklanmaktadr [9]. ekil5.1(b)denmobilitenin350Cyekadarartanscaklklaartt grlmektedir. Mobilitedeki bu art CVD teknii ile hazrlanan ZnO filmlerin daha iyi kristallemesine ve tane snrlarnn eik potansiyelindeki azalmadan kaynaklanr [9]. 28 ekil 5.1. Oksijenin farkl ksmi basnlarnda, taban scakl ile (a) iletkenliin, (b) Hall mobilite ve tayc konsantrasyonu deiimi [7] 5.2.Sratma Parametrelerinin Etkileri SratmatekniiilehazrlananZnOsaydamiletkenfilmlerinelektriksel zelliklerinealtlkscaklnailavetenoksijenksmibasncdaetkiedennemlibir parametredir.Tabanmalzemesiscaklnaveoksijenkonsantrasyonunabalolarak ZnOiletkenfilmlergruptakategorizeedilebilir.ekil5.2dealtlkscaklnave oksijenieriinebalolarakbugrupgrlmektedir.Metalikinkoveinkooksit karmolarakkarakterizeedilenvebirincigrubaaitolanfilmleropak(saydam olmayan)veiletkendirler.Bufilmler%1,8dendahaazoksijenkonsantrasyonlaryla 473Kdendkscaklktakitabanmalzemelerizerindehazrlanrlar.ncgrupta yeralanveZnOnunstokiyometrisineyaknbirkompozisyonasahiptolanfilmler, geirgen ve iletken deildirler. Bu filmler altlk scakl 523 Kden daha yksek ya da yksekoksijenkonsantrasyonlarnda(>%1,8)vedkscaklklardada hazrlanabilirler.Arayerinkoatomlarve/veyayetersizoksijenblgeleri (stokiyometrikolmayandurum)ZnOfilmlerinelektrikseliletkenlikleriveoptik geirgenliizerindeoknemlibirroloynar.Butipfilmlerikincigruptayeralrve Zn(1+x)Oolarakgsterilirler.Butipsaydamiletkenincefilmler%1,8dendahaaz oksijenkonsantrasyonlarnda473523Kscaklkaralndakialtlkzerinde hazrlanabilirler [9].29 ekil 5.2. ZnO filmlerin iletkenliine ve saydamlna oksijen konsantrasyonunun ve taban scaklnn etkisi; opak ve iletken, saydam ve iletken olmayan, saydam ve iletken [7] SratmatekniiilehazrlanmZnOfilmlerinde103-1cm-1likyksek iletkenlikfilmlerinstokiyometrisideitirilerekeldeedilmitir.Fakatsratmaile retilen filmler hidrojen ve argon eklenmi gazda sratmaya ya da inko ilave yaplm ZnO hedef zerine sratmaya ihtiya duymaktadr [9]. ekil 5.3. Hidrojen eklenmesiyle ZnO filmlerde zdiren deiimi: Ts=400 K, kaplama gc=200 W; + Ts=315 K, kaplama gc=100 W [7] 30ekil5.3dehidrojenilavesiylezdirencindeiimigrlmektedir.Buekilden zdirencinartanhidrojenilavesiylebalangtaazald,belirlibirhidrojenksmi basncndaminimumbiredeereulatvedahasonrahidrojenksmibasncndaki artlaarttgzlemlenebilir.zdirentebalangtameydanagelendhidrojenin oksijeniuzaklatrmasylailikilidirvebylecekaplananfilmdekiinko/oksijenoran arttrlr.Buolayyaoksijenboluunayadaarayerinkoyayolaarakdonr seviyelerininykselmesineyolaar.Buaralktatayckonsantrasyonununartt grlmektedir.Ayrcazdirentekiartnhidrojeneklenmesinintesindebuart tayckonsantrasyonundakiazalmanndanemlibirrolvardr.Bubasnlardaelde edilenfilmler,filmlerinolumakarakteristiklerindemeydanagelendeiiklerden kaynaklananakseptrdzeylerininyounluundakiartnedeniyleartandengeleme gsterilebilir [7]. Capolarettibykoranlardailaveyaplarakbykbiasvoltajlaruygulanm altlklarkullanarakbias-sratmatekniiyleretilenZnOfilmlerdezdirentebir azalmavetayckonsantrasyondabirartraporetmitir.rneinbykbias voltajlarylakaplanmfilmlerendkzdirendeerlerineveenbyktayc konsantrasyonlarnasahipolmaktadr.Tipikolarak200Vbiasvoltajndazdiren 8 10-3.cm ve tayc konsantrasyonu da 8 1u19cm-3dr [9]. 5.3.YaynmMekanizmalarnn Etkisi ekil 5.4de dietil inkonun oksidasyonu ile hazrlanan ZnO filmlerin scaklkla , N ve nin deiimini gstermektedir. Bu mobilite sonularnn yorumlanmas eitli yaynm mekanizmalarnn e zamanl hareketi sebebiyle karmaktr. 31

ekil 5.4. CVD ile kaplanan ZnO filmlerin scaklkla , N ve deiimi; numune (111)in kalnl 900 ve numune (118)in kalnl 500 [9] RothveWilliamstanesnrlarndakitermiyonikvetermalalanemisyonlarn dikkatealarakanalizyaptnda;polikristalyarilekenfilmler,yksekoranda katklandnda ya da dk scaklkta olduunda egemen akm, tayclarn termal alan emsiyonundankaynaklanmaktaolduunu,oysadkorandakatklamayaplm malzemedeyadayksekscaklktatermiyonikemisyondankaynaklandn gzlemlemilerdir [9]. BlomveOgamatermiyonikemisyonunaynzamandadahayksekscaklk blgesindebaskniletkenlikmekanizmasnntanesnrlarndagereklemesiolduunu gzlemlemilerdir [9]. MinamieitlievrekoullarndaRFmagnetronsratmatekniiilehazrlanan ZnOfilmlerinelektriksel zelliklerizerinealmve10aysreyleodascaklnda 32havayamaruzbraklanZnOfilmlerinelektrikselzelliklerindebelirginbirdeiiklik olmadn raporetmitir.Fakat 400Cye kadar yksek scaklklarda vakum, inert gaz vehavaortamlarndatavlananZnOfilmlerinzdirencindedeiikgzlemlemitir.Bu etkienok400Cdevakumdavesoygazortamdatavlananfilmlerdegrlmtrve zdirente bir ile derecede art tespit edilmitir [9]. ekil 5.5. Sratma tekniiyle hazrlanan ve vakumda tavlanan ZnO filmlerin direncinin tavlam scaklyla deiimi [9]. ekil 5.5de sratma tekniiyle hazrlanm ve yaklak 400Cye kadar vakum altndatavlanmZnOfilmlerinscaklkladeiimigrlmektedir.Grafiktenrejim blgesindeykengrecebirdkdirencesahipolanAnumunesinindirencindesl ilemleenfazlaartmeydanagelir.Vakumdaveinertgazdaslilemdensonra zdirentekiarttayckonsantrasyonundakiazalmayabaldr.Tayc konsantrasyonundakibuazalmaoksijenintaneciksnrlarndakemisorpsiyonu yzndedir.nkfilmyzeyindekioksijeninkemisorpsiyonuvakumdaveinert gazlarda nemsizdir [9]. 33Majorspreypirolizlehazrlanmve30dksreyle625Kdevakumaltnda tavlanm katklanmam ZnO filmin direncinin 0,15den 6 10-2 .cme kadar kayda deer bir d gsterdiini gzlemlemitir [9]. Roth ve Williams ayn zamanda oksijen desorpsiyonu sebebiyle uzun sreli UV nna maruz kalan ZnO filmlerin iletkenliinde bir art rapor etmilerdir [9]. Minamihavaortamndayaplanslileminvakumaltndaveinertgaz ortamndayaplanslilemdendahafazlaorandazdirenteartasebepolduunu gzlemlemitir.Filmlerindirencindemeydanagelenart400Cdehavaortamnda tavlamadan sonra ile on mertebe derecesinde arttn tespit etmitir [9]. Caillaud ayn zamanda oksijende olduu kadar iyi bir ekilde havada tavlamann sonucuolarakbenzerbirekildezdirenteartgzlemlemitir.Havaortamndasl ilemsrasndafilmlersrekliolarakhavayamaruzkaldiinyzeydekioksijenin kemisorpsiyonauramaszdirentekibuartasebepolur.Havadavevakumaltnda tavlamann aksine, 400Cde hidrojen atmosferde tavlamayla zdirente yalnzca bir kat artsalanmtr.Hidrojenaltndaslilemlezdirentegzlenenartdier ortamlardagzlenendendahaazdr.Bufarkhidrojenempritelerinindifzyonununbir sonucuolaraksdonrleinoluumunaveoksijeneksiklerisebebiylearayerinko atomlarndanveoksijenboluklarndankaynaklananhatalarnsonucunabalanabilir. Fakatpekokaratrmacsratmatekniiyleretilmivesonrasndaslilemetabi tutulmu ZnO filmlerin direncinde bir d gzlemlemitir [9]. 5.4.Katklamann Elektriksel zelliklere Etkisi ZnOfilmlereilaveleryaplmassadeceonlarnelektrikselzelliklerini gelitirmekle kalmaz ayn zamanda onlarn kararllklarn da gelitirir. rnein; %3 n ilavesiyaplmZnOfilmlervakumaltnda650Kekadar,oksijenortamndaise450 Kekadartermalkararllkgstermektedir.Alilaveedilmifilmlerkatklanmam filmlerekarlatrldndayksektayckonsantrasyonuvedkmobiliteye sahiptirler. Al ilave edilmi ZnO filmlerdeki yksek tayc konsantrasyonu Zn+2 iyon blgelerineyerleenAl+3iyonlarndanveZnOkafesindeyeralanAldan kaynaklanmaktadr [9]. 34 35 ekil 5.6. ZnO filmlerdeki Al ierii ile (a) iletkenlik, (b) tayc konsantrasyonu, (c) mobilite deiimi [9] ekil5.6(a),(b)ve(c)deCVDileretilmiAlilavelifilmlerdeiletkenlik, tayckonsantrasyonuvemobiliteninAlieriiiledeiiminigstermektedir.ekil 5.6 (a)dan iletkenliin %0,45 Al konsantrasyonunda hzlca artt daha sonrasnda ise neredeysehzlcaarttdahasonrasndaiseneredeysekararlolduugrlmektedir. letkenlikteki bu art ok az saydaki alminyumun filmde ok sayda serbest elektron salamasndan kaynaklanmaktadr. Bu ayn zamanda ekil 5.6 (b)de de grlmektedir. Alierii%0,45inzerinekarldzamanfazladanAlatomlarnabalolarak iletkenolmayanalminyumoksitfazoluur.letimigerekletirenelektronlar salayanalminyumatomlarileoluanalminyumoksitatomlararsndabirdengeye ulalr.Dahayksekalminyumkonsantrasyonlarndafilmdebykmiktardailetken olmayanalminyumoksidinoluumusonucundailetkenliinazalmasbeklenebilir. ekil 5.6 (c)den Al ieriinin artmasyla mobilitenin azalaca grlebilir. Al atomlar sadeceiletkenliisalamazaynzamandayaylmmerkezlerinideiyonizeeder,ayn zamandaarayerpozisyonlarnigaledebilirvekristalyapydadeformeedebilir. 36yonizeolmuempritelertarafndanyaplanyaylmvekristaldekihatalarda mobilitededkbirdeeresebepolurlar.AynsonularRFsratmateknii kullanlarakvegalyumoksit(Ga2O3)ilavesiyaplmZnOfilmlerdedegzlenmitir. Galyumoksitieriiylemobilite,iletkenlikvetayckonsantrasyonarasndailiki ekil 5.7de grlmektedir [9]. ekil 5.7. Ca2D3 ierii ile ZnO filmlerin zdiren, tayc konsantrasyonu ve Hall mobilitesinin deiimi [9] Galyumoksitieriinin%5ekadarartmasylancezdirenanibirekilde dervedahasonrasndagalyumoksitieriininartmasylaartgsterir.Tayc konsantrasyonu%5galyumoksitieriinekadarhzlcaartarvedahayksekgalyum oksitieriklerindekararldr.Galyumoksitieriinin%5ekadarartmasylasadecedonrlersalanrken,%5zerigalyumoksitieriindetanesnrlarndagalyum segregasyonugerekleir.ekil5.7denmobiliteninkatklanmamZnOfilmlerde ~30 cm2V. s ikenarlka%15galyumoksitilekatklanmfilmlerde~1 cm2V. s 37deerinedtgrlmektedir.Mobilitedekibuazalmaesaseniyonizeempritelerin yaynmndanvetanesnrlarndakigalyumunsebepolduuekstrayaynmlardan kaynaklanmaktadr [9]. KatklamaZnOfilmlerinyapsalzelliklerindekaydadeerdeiimlerneden olmaktadr.Fakatenbykdeiimler%12ilavemaddekonsantrasyonlarnakadar direncindyleelektrikselzelliklerdesalanr.Endkdirendeeri%1n ilavesiylesalanmtrvebudaspreypirolizileretilmiZnOincefilmleriinen uygunilaveninnolduuanlamnagelir.Eldeedilensonulardandkdirenve absorbsiyonibirliiilebuZnOincefilmlerinpekokoptoelektronikuygulamada kullanlabilecei grlmektedir [29]. Bor(B)ilaveedilmiZnOflmlerinodascaklndakidire,tayc konsantrasyonuveHallmobilitesiilavemaddemiktarnnbirfonksiyonugibidirve ekil5.8(a),(b)ve(c)degrlmektedir.FilmierisindekiBbileimininartmasile elektron younluu kademeli olarak artar ve %2 B bileiminde en fazla 1,3 1020 cm-3 olur.DahayksekBbileimimiktarlarndaazalr.Bkonsantrasyonundakiartlarla tayckonsantrasyonundakiarttanziyadedoalsonulargzlenir.zelliklebu durumAlilekatklanmfilmlerdegzlenir.Bieriiarttkamobiliteartarve%1B bileimindemaksimumaularvedahasonrasndaanidendgsterir.Mobilitedeki budiyonizeempritedalmnnvarlylaaklanamamaktadr.Aslndan mobilitenindalmmekanizmastayckonsantrasyonungsterdiietkinintersini gstermektedir. Bu yzden bu durum daha yksek konsantrasyonlarda ayrlm atomlar sebebiyleoluankmelemedenkaynaklandnitelolarakaklanabilir.Bile katklanm ZnO filmlerde minimum diren deeri %0,8 B bileiminde 9,5 10-3.cm olarak elde edilmitir [30]. 3839 ekil 5.8. B2H aksnn bir fonksiyonu olarak B ile katklanm ZnO filmlerin elektriksel zellikleri; (a) diren, (b) tayc konsantrasyonu, (c) mobilite [31] Tablo 5. 1. eitli koullarda hazrlanm ZnO, AZO ve BZO ince filmlerin elektriksel zellikleri [30] Kaplama parametreleri Elektriksel zelliklerDoping Byme Tayc Tayc Tabaka KonsantrasyonuVakum Tavlama Diren Konsantrasyonu Mobilitesi DirenciEklenen malzeme (%) Scakl(C )Scakl(C) ( 103_ cm) ( 10 19cm3)(cm2/Vs) (104 )Yok, (saf ZnO) 0 450 Tavlanmam2100 0.47 0.63 6.69Yok,(saf ZnO) 0 450 450 149 0.80 5.18 0.74Bor0.8 450 Tavlanmam2219 1.52 0.19 9.13Bor 0.8 450 400 15.4 6.98 5.82 0.06Bor 0.8 450 450 9.5 7.26 9.00 0.05Bor 1.0 650 Tavlanmam1632 0.41 0.93 7.25Bor 1.0 650 450 14.6 2.82 15.18 0.07Alminyum0.8 450 Tavlanmam1432 0.18 2.08 5.26Alminyum 0.8 450 400 3.8 13.50 12.19 0.01Alminyum 0.8 450 450 3.3 14.95 12.69 0.0240Makulscaklklardatavlamaylaelektronkonsantrasyonuveelektron mobilitesindedekaydadeerartlareldeedilmitir.Budavakumaltndasol-gel metoduileincefilmlerinretimininneminiiaretetmektedir.Tablo5.1deeitli koullarda hazrlanm ZnO, AZO (Al ile katklanm ZnO) ve BZO (B ile katklanm ZnO) ince filmlerin elektriksel zellikleri grlmektedir [30]. ekil 5.9. Vakum altnda tavlanm B katkl ZnO filmler iin Hall mobilitesi, tayc konsantrasyonu ve direncin B bileimi ile deiimi [30] ByapierisindekiZnatomlarveyaformlarileyerdeitirerekfilm ierisindekiserbestelektronyounluunuarttrann-tipiyeralanbiratomdur.MOCVD (Metal Organik CVD) ile ZnO film retimi yapldnda; B2H6 debisinin arttrlmas ile diren17sccmdeminimumdeerolan2,8 10-3.cmederken,B2H6 debisinin arttrlmasyla artmaktadr. Hall mobilitesi (H) ise B2H6 debisi arttka kademeli olarak artarve17scmmdemaksimumdeerolan17,8 cm2V. s yeular,sonrasndaise azalmayabaalar.Elektronkonsantrasyonu(ne)021sccmarasndaartmaktavedaha yksekB2H6debisindeazalmaktadr.B2H6debisinin0dan17sccmyearttrlmas dahabyktaneleresebepolabilmektevebudaSEMfotoraflarndan anlalabilmektedir.YaplanincelemelerinsonularB+3nZnOfilmleredahil edilebileceinivebylecedeZnOfilmlerindirenlerinindrlebileceini gstermektedir [31]. 41 5.4.1.Taban Scakl ve Film Kalnlnn Etkisi ZnOsaydamiletkenincefilmlerdeelektrikselzelliklertabanscaklnave filmkalnlnaballkgstermektedir.ekil5.10daDCmagnetronsratma tekniiylehazrlanmAlilaveliZnOfilmlerinzdiren,tayckonsantrasyonuve Hall mobilitesinin taban malzemesi scaklyla ilikisi grlmektedir [9]. ekil 5.10. Al-ZnO filmlerin taban scakl ile mobilite (), tayc younluu ve zdiren () deiimi [7] Endkzdirenolan3,5 10-4.cmdeerinin250300Carasndataban scaklndan bamsz olduu ekil 5.10dan grlmektedir. Taban scakl 250Cye kadararttrldndazdirendeerindemeydanagelenkademeliazalesasolarak mobilitedekiartlailikilidir.Tabanscaklnda250Cyekadarartlaberaber mobilitede gzlenen bu art filmdeki kristalliin artmasna baldr [9]. 42Aktaruzzaman spreyle kaplanm Al ilaveli ZnO filmlerde 300500C arasndaki taban scaklyla elektriksel zdiren arasnda zayf bir iliki olduunu gzlemlemitir [9]. ekil5.11RFsratmatekniiylehazrlanmGa2O3ilaveliZnOfilmlerin zdirencinin film kalnlyla deiimini gstermektedir. Film kalnl 2500dan daha azolduuzamanfilmkalnlarttkazdirencinazaldgrlmektedir.Fakatfilm kalnl2500unzerinektndazdirenneredeysefilmkalnlndan bamszdr. Ayn olay srasyla Minami ve Major tarafndan alminyum ve indiyum ile katklanm ZnO filmlerde de gzlenmitir [9]. ekil 5.11. RF sratma tekniiyle hazrlanm Ca2D3 katkl ZnO filmin zdirencinin kalnlkla deiimi; 0,42 W m2 , 0,84W m2[7] 5.4.2.Termal Kararllk DahancededeindiimizgibikatklanmamZnOfilmlertermal kararszlklarsebebiylepratikuygulamalariinuygundeildirler.Fakatkatklanm ZnO filmler elektriksel ve optiksel zellikleri bakmndan kararldrlar. 43ekil 5.12 oksijende ve vakum altnda tavlanm katksz ve (%3 n) katkl ZnO filmlerinzdirencinindeiiminigstermektedir.oksijenvevakumaltndatavlama ilemlerininkatklamayaplmamZnOfilmlerinzdirencindedikkatedeerbir deiimenedenolduuekildenakaanlalmaktadr.Diertaraftan,%3nile katklanm filmler her iki ortamda da (oksijen ve vakum ortam) 650 Ke kadar termal kararllk gstermektedir [9]. ekil 5.12. Scaklkla zdirencin deiimi: Vakumda (), oksijen ortamnda ( ) tavlanan; katksz () ve%3 n katkl () ZnO filmler iin [7]. 44GenelolarakZnOincefilmlerinelektrikselzelliklerifilmoluturma tekniklerineveparametrelerinebaldr.Tablo5.2deoptimumkoullaraltnda oluturulmu ZnO saydam iletken oksit filmlerin elektriksel zellikleri grlmektedir. Tablo 5. 2. ZnOnun elektriksel zellikleri [7] MalzemeYntem Yzey zdirenci,Rs (.cm) Elektriksel iletkenlik,(-1cm-1) Tayc konsantrasyonu, N (cm-3) Hall mobilitesi, H (cm2v. s ) ZnO Sratma teknii 85S 1u2S 1u198 ZnOCVD1u1u2114 ZnO Reaksiyonla buharlatrma 1u31u201u ZnO Reaksiyonla buharlatrma 2,9 1u24 -12 1u191u -4u In-ZnOPskrtme1u32,2 1u2024 In-ZnO Sratma teknii S 1u21u2012,6 In-ZnO Sratma teknii 507 1u191,9 Al-ZnO Sratma teknii 4 1u38 1u202u Al-ZnO Sratma teknii 4 1031021Su -4u Al-ZnO Sratma teknii 7 10310212S Al-ZnO Sratma teknii 1024,68 10201,47 Al-ZnOCVD40003 1038 1020SS Ga-ZnO Sratma teknii 10310211u 456.RETLENNKOOKSTNCEFLMLERNOPTK ZELLKLER inkooksitfilmlergrnrblgedesaydamolular[7]vekeskinbirsourum kenarnasahipomlarsebebiyle[10]saydamiletkenmalzemeolarakokbykilgi grmektedir.ekil6.1defarkltabanscaklklarndaeldeedilmiZnOfilmlerin absorpsiyon erileri grlmektedir [10]. ekil 6. 1. 500C, 550C ve 600Cde hazrlanan ZnO filmlerin optik absorpsiyonu [10] retilenZnOincefilmlerinoptikzelliklerideyaplankatklardan etkilenmektedir.Buetkiekil6.2degrlmektedir.Absorbsiyonda%12katk konsantrasyonunakadarbirartvekatkkonsantrasyonudahafazlaarttkaisebelli belirsiz bir d gzlenmektedir. Bu davran ise serbest tayc konsantrasyonundaki artla ve tayc konsantrasyonda meydana gelen bu art ayn zamanda bant aralnda meydana gelen artla ilikilendirilmektedir [29]. 46 ekil 6. 2. Katklanm ZnO ince filmler iin (a) absorbsiyon katsaysn (=550 nm iin) ve(b) bant aralnn katk konsantrasyonu ile deiimi [29] 47BkatksyaplmveyaplmamZnOfilmlerkarlatrldndadalgaboyutu 1000nmninaltndaikenoptikgeirgenlikbakmndannemlibirfarkyokken,B2H6 debisiarttrldzaman1000nmzerindekidalgaboylarndageirgenliinazald gzlenmitir [10]. Vakumda tavlamadan sonra katksz ve %1,4 B ilaveli ZnO filmlerin bantaralklarnnsrasyla3,26eVtan3,28eVave3,24eVtanhafifearttda gzlemlenmitir [30]. Katklanmam ve katklanm ZnO fillerin optik zellikleri incelenirken tayc konsantrasyonunZnOfilmlerinoptikbantaralndakietkisielealnmtr.ndiyumla katklanmveardndanmuhtelifortamlardatavlamaylatayckonsantrasyonu deitirilmitir.Taycyounluuarttkabantsnrnndahadkdalgaboylarna kaydgzlemlenmitir.Tayckonsantrasyonunabalolarakbantaralndakibu deiim ekil 6.3de gsterilmitir [7].ekil 6. 3. Tayc younluuna (N2 3 ) kar bant aralnn (Eupt) deiimi [8] 48Farklteknikler(organo-metalikCVD(OCVD),reaktifRFmagnetronsratma (RRFMS), bias sama (BS) ve reaktif buharlatrma (RE))kullanlarak oluturulan ZnO filmler iin 300 Kdeki teorik Eg deerleri ekil 6.4de gsterilmitir [7]. ekil 6. 4. Tayc konsantrasyonunun fonksiyonu olarak yasak enerji aralndaki daralma, deiik elde etme yntemleri [9] 6.1.Geirgenlik ve YansmaHemksmioksijenbasnchemdetabanscaklbufilmlerinhemelektriksel zelliklerini hem de optik zelliklerini kontrol etmede ok nemli bir rol oynamaktadr. Oksijenkonsantrasyonlarnn%2denbykdeerleriiinfilmleryksekderecede saydamolmaklaberaberiletkendeildir.Diertaraftan%2denkkoksijen konsantrasyonlariinfilmleriletkenolmaklaberaber~473Kekadarkitaban scaklklarndaopaktr;bununardndanfilmler523Kekadarkitabanscaklklarnda saydamolmannyansrailetkendir.523Kdendahayksektabanscaklklariin filmler,oksijenkonsantrasyonundanbamszolaraksaydamveyaltkandr.Optimum koullar altnda oluturulan filmlerin k geirgenlii %90dr [7]. 49ekil6.5dekatklanmamvenilekatklanmZnOfilmleriink geirgenliiveyansmannspektralbamllgsterilmektedir.Tmfilmlergrnr aralktayksekkgeirgenliinesahiptirvedeeri%80denbyktr.Bununla beraberkgeirgenliitemelabsorpsiyonsnrnabalolarakkzltesiblgedeok hzldtveabsorpsiyonsnrndadahafifedahaksadalgaboylarnadoru kayddagzlemlenmitir.Ayrcaekil6.11dendegrldgibikyansmas bykorandaindiyumkonsantrasyonunabaldr;indiyumkonsantrasyonunekadar yksekse k yansmasnn deeri de o kadar byk olur. %1 ve %3 n katklanm ZnO filmleri iin srsyla yansma deerleri yaklak olarak %30 ve %60dr [7]. ekil 6. 5. Geirgenliin ve yansmann spektral bamll, katksz (), ve %1 (---), %3 () n katkl ZnO filmler iin [9] ekil 6.6de katksz ve %3 Al katkl ZnO filmler iin dalga boyunda meydana gelen deiimlere kar geirgenliin deitii grlmektedir. Katksz ve %3 Al katkl ZnO filmleri iin geirgenlik (T), 800 nm dalga boylarndaki fotonlar iin balam ve ~ 400 nm dalga boylarndan itibaren giderek azalmtr. Bu durum fotonlarn enerjilerinin 50eldeedilenyariletkenfilmlerinyasakenerjiaralnaeitveyabykolduu durumlardamalzemeninabsorplamayaptn,kkolduudurumlardaise absorplama yapmadn gsterir [32]. ekil 6. 6. Katksz ve %3 Al katkl ZnO filmler iin dalga boyu-geirgenlik grafii[32] ekil 6. 7. Katksz ve %3 Al katkl ZnO filmler iin dalga boyu-yansma grafii [32] 51 ekil6.7dekatkszve%3AlkatklZnOfilmleriinfotonundalgaboyunda meydanagelendeiimlerkarlkyansmakatsaysnn(R)deiimigrlmektedir. Yansmaolay,yaklakolarak180nmdalgaboylarndanbalayarakdahaksadalga boylarnagidildikeartmtr.Bununsebebifotonlarnenerjilerininartndandolay fotonlarnelektronlar,atomlarveyakristalmoleklleriyledahafazlaetkilemelerive geriyansdklardnlmektedir.Katksznumuneninyansms,%3AlkatklZnO filminyansmasndandahabyktr.Bunagrekatkmiktararttkayansmaazalr denilebilir [32].ekil 6. 8. Elde edilen katksz ve %1 Sn katkl ZnO filmler iin dalga boyu-geirgenlik grafii [33] ekil6.8deeldeedilenkatkszve%1SnkatklZnOyariletkenince filmlerininodascaklndakigeirgenlikspektrumuverilmitir.Katkszve%1Sn katklZnOfilmleriiindalgaboyu800nmdenbalayp300nmyekadarazalmtr. Budafotonlarnenerjilerininyariletkenmalzemeninenerjibantaralnadenkveya dahafazlaolduudurumlardamalzemenindahafazlaabsorplamayaptn gstermektedir.Geirgenliinksadalgaboylarndaanibirdgstermesinin sebebininbuolduudnlmektedir.ekil6.14dendegrldgibiSnkatksile ZnOyariletkenincefilminoptikgeirgenliibykdeerlerdebalaypokhzlbir dgstermitir.KsadalgaboylarnagidildikekatkszZnOfilmegrekatkl 52filmingeirgenliidahadkkmtr.BudeSnilaveettikefilmin kalnlndakiartnsebepolduudnlmektedir.Geirgenlikspektrumlarndan filmlerin ortalama geirgenlikleri katksz ZnO fil iin %75, Sn katkl film iin ise %89 olarak bulunmutur [32]. ekil 6.9da elde edilen katksz ve %1 Sn katkl ZnO yariletken ince filmlerin % yansmalarnn (R) fotonun dalga boyuna kar deiimi grlmektedir. Yansma ksa dalgaboylarnakaydkaartmtr.Bununsebebininfotonlarnenerjisininartmasndan dolay fotonlarn elektronlar, atomlar veya kristal moleklleriyle daha fazla etkiletikleri ve geri yansdklar dnlmektedir. %1 orannda Sn katkl ZnO filmde, katksz ZnO filme gre daha fazla yansmann olduu gzlenitir [33]. ekil 6. 9. Elde edilen katksz ve %1 Sn katkl ZnO filmler iin dalga boyu-yansma grafii [33] Tablo6.1deeitlitekniklerlehazrlanm,katklanmvekatklanmam ZnOnun baz optik zellikleri grlmektedir. 53Tablo 6. 1. inko oksidin optik zellikleri [7] MalzemeYntem %Geirgenlik (T)(grnr blgede) %Yansma (R)(IR blgesinde) Bantaral Eg (eV) Krlmaindisi (n) ZnO Pskrtme Yntemi 70---3,1--- ZnOCVD>90---3,23--- ZnO Reaksiyonla buharlatrma 88---3,3--- n- ZnO Sratma Teknii >80---3,291,85 Al- ZnO Sratma Teknii 90---3,52--- Al- ZnOCVD8590------ Ga- ZnO Sratma Teknii >85---3,59--- 547.RETLENZnOSAYDAMLETKENNCEFLMLERN KARAKTERZASYONU ekil 7.1. Farkl B2H aklarnda biriktirilmi ZnO:B filmlerin SEM fotoraflar; (a) 0 sccm, (b) 12 sccm, (c) 17 sccm, (d) 21 sccm, (e) 25 sccm [31] ekil7.1deBilekatklanmZnOfilmlerinfarkldiboranaklarndakiSEM fotoraflargrlmektedir.BilaveedilmemiZnOfilmlerhcreselmorfoloji 55gsterirken, B ilave edildike yapnn dzensiz bir biim ald gzlemlenmitir. Ayrca B2H6aksarttrldkataneboyutununarttveZnOfilmlerinmorfolojisinde olaanstbirekildedeitiigzlemlenmitir.17sccmB2H6aksndatane bykl ve morfolojisi yaklak 300 nm olan piramit iken, 25 sccmde kresel gibidir [31]. ekil 7.2. Farkl B2H aklarnda ZnO:B filmlerinXRD spektrumlar [31] ekil7.2farkldiboranaklarndahazrlananBilekatklanmZnOfilmlerin XRDspektrumlargrlmektedir.KatklanmamZnOfilmler(101)dorultusunda ynelimgsterirler.BilavesiZnOfilmlerinkristaldorultularndaveyapsnn modifiyeedilmesindennemlibirroloynamaktadr.Deneyimlerbiborandebisinin 56arttrlmasileZnOfilmlerinbymesininyzeydeuzanmadanyzeyedikdorultuda deitiinigstermitir.MikroyapnndeitirilmesiZnOkristalyapsnn(002) dzlemin en dk seviyede enerjiye sahip olmas gibi arayzey enerjisinde de deiime sebepolabilir.BilavesiZnOfilmlerinmikroyapsnkararszdankararlhale gemektedir [31]. ekil7.3Kalnl390nm,basnc6,9 10-4Torrvecamalttabanzerine depolanan ZnO yariletken ince farkl tavlam scaklklar iin X-n krnm desenlerini gstermektedir.PFCVAD(AtmalFiltreliKatodikVakumArkDepolama)yntemiyle retilenZnOyariletkenincefilm1saatsreyle200,300,400,500ve600 likscaklklardahavadatavlanmtr.TavlanmamvetavlanmZnOyariletkenince filmlerinc-ekseni(002)ynnesahipolduuXRDlmlerindenbulunmuturve filminkristalliitavlamaylagelimitir.Alttabanamorfolmasnaramen,tavlama scakl 600 C iken tanecik bykl 42 nm olarak bulunmutur [5]. ekil 7.3. Kalnl 390 nm, basnc , 9 1-4Torr ve cam alt taban zerine kaplanan ZnO yariletken ince farkl tavlam scaklklar iin X-n krnm desenleri [5] 57ekil 7. 4. Cam alt tabanlar zerine depolanan ayn kalnlk (350 nm) farkl basntaki ZnO filmlerin X-n krnm desenleri [5] ekil7.4kalnl350nmolanvefarklbasnlardacamalttabanzerine depolananZnOyariletkenincefilmininX-nkrnmdesenlerinigstermektedir. Cam alt tabanlar zerine depolanan ayn kalnlk (350 nm) farkl basnlardaki filmlerin X-nkrnmdesenlerininincelenmesiyleeldeedilendeerlerTablo7.2de grlmektedir.Tablodandagrldgibiaynkalnlktaretilenfilmlerinhepsinin sadece(002)krnmpikisergilediidolaysylaalttabanyzeyinedikceksen yneliminde,hekzagonalkristalyapyasahipZnOfilmlereldeedildiianlalmtr (ekil 7.4). Ayrca basn arttka (002) krnm piki iddetlerinde art gzlenirken, pik yerleri(2)dahabykdeerlerekaymolsadabirbirineyakndeerleraldklarve yarmaksimumpikgeniliklerininde(FWHM)azaldgrlmtr.Buveriler kullanlarakhesaplanantanecikbyklnnisebasnarttkaarttbulunmutur. 58Dzlemlerarasuzaklkdvergparametresicbasnarttkaazalmtr.Filmlerin deformasyonlarnn basn arttka azald, gerilmelerinin ise artt hesaplanmtr [5].Tablo 7. 1. Cam alt tabanlar zerine depolanan ayn kalnlk (350 nm) farkl basntaki ZnO filmlerin X-n krnm desenlerinin deerlendirilmesi [5] Oksijen Basnc (Torr)S,8 1u-4S 1u-46,9 1u-4 A (2)34,4034,4434,52 iddet (I)131016332863,33 Yar Maksimum Pik Genilii (FWHM) 0,4920,3690,369 Ynelim(002)(002)(002) Tanecik bykl, D (nm)16,922,522,6 Dzlemler aras uzaklk, d (nm)0,26040,26010,2595 Kafes parametresi c (nm)0,52070,52010,5192 Deformasyon ()0,00038-0,00045-0,00288 Gerilme ( 1u6 Pa)-88,54177,08671,05 598.TARTIMA VE SONU Bualmadainkooksitsaydamiletkenincefilmlerinretimyntemleri zerindedurulmuvebuyntemlerleeldeedilenfilmlerinyapsal,elektrikselveoptik zellikleriincelenmitir.inkooksitsaydamiletkenincefilmlerkimyasalbuhar biriktirme(CVD),spreypiroliz,sratmametoduvb.metotlarlaretilebilmektedir. retilenfilmlerinzelliklerininretimmetotlarileyakndanilikiliolduu gzlemlenmivehermetodunkendinehasparametreleriolduundan,metotdeitike filmlerin karakteristik zelliklerinin de deiiklik gsterdii grlmtr. retimmetotlarndanspreypirolizmetodudkmaliyetlivebykalan kaplamalar iin uygun olmasna karn retilen filmlerin niform olmay bu metodun dezavantajdr. CVD ve sratma teknikleriyle retilen filmlerin tekrar retilebilirlikleri yksektir.PLDilefilmretilirkendktabanscakllarnaihtiyaduyulurken,CVD tekniiyle daha hzl bir ekilde film bytlebilir. Ayrca sratma metodu ile filmlerin kalnlklarvemalzemeoranlardahahassasbirekildekontroledilebilir.Ancak sratmatekniiileinkooksitfilmretimidiertekniklerekyasladahamaliyetlidir. Bu da bu teknik iin daha karmak bir dzenee ihtiya duyulmasndan kaynaklanr.Tmsaydamiletkenoksitfilmlerigibiinkooksitten-tipiyariletkenmalzeme zelliigsterir.Tabanscaklinkooksitfilmlerinzelliklerininemlilde etkilemektedir.Heryntemiintabanmalzemesiscakldeimekleberaber,sprey piroliziintabanscakl350-550aralndaikenCVDtekniinde730-740dir. Geneldeyksekscaklasahipaltlklarzerinderetilenfilmleriniyielektriksel zelliklergsterdiitespitedilmitir.Tabanmalzemesiscaklnnyansrafilm kalnldaZnOsaydamiletkenincefilmlerinelektrikselzelliklerinietkilemektedir. Filmlerdemeydanagelenkalnlkartilekristallemeartmakta,dolaysylatanecik boyutudaartmaktadr.Tanecikboyutunartmasdasalmalardan(taneciksnrnda meydana gelebilecek etkileimler; elektron-elektron vb.) gelecek etkileri azaltmakta, bu da iletkenlii arttrmaktadr. KatklamanndailavemaddekonsantrasyonunabalolarakretilenZnOfilmlerin elektrikselzelliklerininemlildegelitirdiigrlmtr.Uygunilavemadde konsantrasyonlarndaminimumdirenveoptimumtayckonsantrasyonuelde 60edilmitir. B ile katklanm ZnO filmlerde minimum diren deeri %0,8 B bileiminde 9,5 10-3.cmiken,Alilekatklanmfilmlerdeendkdiren3,5 10-4.cm olaraktespitedilmitir.GeneenyksektayckonsantrasyonuveHallmobilitesi deerleriAlilekatklanmfilmlerdegzlemitir.Yaplanaratrmalar%1-2ilave madde konsantrasyonlarnda minimum diren ve maksimum tayc konsantrasyonu ve mobilitenineldeedilmesinisaladngstermitir.Dahafazlailavemadde konsantrasyonlarndaiseyapdaoluaniletkenolmayanbileiklerden(Al2O3gibi) dolayiletkenlikazalmaktadr.inkooksitfilmlerinkatklanmasndakullanlantemel maddeler genelde Al, n ve Gadur. Bu katklar ile optimum koullarda katklanm olan ZnO filmler kendisi gibi saydam iletken olan ITO filmlere alternatif oluturmaktadr. Filmlerinoptikzellikleri(geirgenlikveyansma)retimparametrelerineve katklamakonsantrasyonunabaldr.Bantaralbykorandatayc konsantrasyonunaballkgstermektedir.Absorpsiyonsnrtayckonsantrasyonun artylayksekenerjiynneartmaktadr.Bantaralndameydanagelenbudaralma filmlerintaycyounluunun1020cm-3nzerindeolduundaelektron-elektronve elektron-safszlksalmasnemlibirroloynamaktadr.CVDtekniiilehazrlanm filmlerdegrnrblgedegeirgenlik>%90olaraktespitedilmikenspreypirolizile retilen filmlerde %70 olarak bulunmutur. KatklamannoptikzelliklereetkisielealnacakolursaSnilekatklanm filmlerdeortalama%89geirgenlikgrlrken,budeerAlilekatklanmfilmlerde %85-90,Gailekatklanmfilmlerdeise>%85venilekatklanmfilmlerde>%80 olduu gzlenmitir. Katklanmam ZnO filmler (101) dorultusunda ynelim gsterirler. Katklama ilefilmlerinkristaldorultularveyapsmodifiyeedilebilir.rneinilkbatabaskn ynelim(101)ikenkatklamavetavlamailemlerisonras(002)dorultusubaskn ynelimhalinialmaktadr.Ayrcakatklamailemiiledahakararlbiryapyasahip filmlerretilebilmektedir.TavlanmamvetavlanmZnOyariletkenincefilmlerinc-ekseni (002) ynne sahip olduu XRD lmlerinden bulunmutur ve filmin kristallii tavlamaylagelitiigzlenmitir.Sabitfilmkalnliinsistembasncarttkatane byklnnartt,dzlemlerarasmesafe(d)vekafesparametresi(c)ninise 61azaldbulunmutur.Ayrcafilmlerindeformasyonlarnnbasnarttkaazaldve gerilmelerin artt da tespit edilmitir. BtnbubilgilersonucundakatklanmamZnOsaydamiletkenincefilmlerin pratikuygulamalariinuygunolmadanlalmaktadr.retilenbufilmlerinuygun ilavemaddekonsantrasyonlarndakatklanmasveyaoptimumkoullardatavlamasyla ihtiya duyulan yapsal, elektriksel ve optik zelliklere sahip filmlerin retimi mmkn olmaktadr. AyrcaZnOnun doada bolca bulunan bir malzeme olmas, ucuz oluu ve toksik bir malzeme olmamas sebebiyle gnmzde ihtiya duyulan saydam iletken ince filmlerin retimine dier oksit filmlere kar tercih edilen ana malzeme olmaktadr. 62KAYNAKLAR [1] NUNES P, FERNANDES B, FORTUNATO E, VILARINHO P, MARTINS R. ,Performances presented by zinc oxide thin films deposited by spray pyrolysis, Thin Solid Films, 337: 176-179, 1999 [2]SAMARASEKARA,P.,NISANTHA,A.G.K.,DISANAYAKE,A.S., High Photo-Voltage Zinc Oxide Thin Films Deposited by DC Sputtering,Chinese Journl of Physics, Vol. 40, No. 2 (2002) [3] RISTOV, M. , SINADINOVSKI, G. , GROZDANOV, I. , MITRESKI, M. , ChemicaldepositionofZnOfilms,ThinSolidFilms,Volume149,Issue1,Pages65-71, 1987 [4] BAIK, D.G. , CHO, S.M. , Application of sol-gel derived films for ZnO/n-Si junction solar cells, Thin Solid Films, Volume 354, Issue 1-2, Pages 227-231, 1999 [5]ENADIM,E.,2007,ZnOnceFilmlerinEldesiveAygtretimiin Parametrelerinin Optimizasyonu, Doktora Tezi, ukurova niversitesi [6]MINAMI,T,YAMAMOTO,T.MIYATA,T.,Highlytransparentand conductiverareearth-dopedZnOthinfilmspreparedbymagnetronsputtering,Thin Solid Films 366 (2000) 63-68 [7]AKKOYUNLU,O.,2000,inkoOksitYariletkenBileiinElektrikselve Optik zellikleri, Yksek Lisans Tezi, Anadolu niversitesi [8]LIMAS.A.M.,SIGOLI,F.A.,JAFELICCIJR,M.,DAVOLOS,R., Luminescentpropertiesandlatticedefectscorrelationonzincoxide,Internatonal Journal of Inorganic Materials, 3 (2001), 749-754 [9]HARNAGEL,H.L.,1995,SemiconductingTransparentThinFilms, Taylor&Francis, 0750303220 63[10]ALPARSLAN,B.,2002,ZnOnceFilmKaplamalarnDCMagnetron SratmaYntemiyleCamTabanMalzemelerzerineBiriktirilmesi,YksekLisans Tezi, stanbul Teknik niversitesi [11]PETROVI.,ORLINOVV.,MISIUKA.,HighlyorientedZnOfilms obtainedbyD.C.reactivesputteringofazinctarget,ThinSolidFilms,Volume120, no1, pp. 55-67, 1984 [12] YOSHINO, Y. , INOUE, K. , TAKEUCHI, M. ,OHWADA, K. , Effects of interfacemicrostructureincrystallizationofZnOthinfilmspreparedbyradio frequency sputtering, Vacuum, Volume 51, Issue 4, 1 December 1998, Pages 601-607 [13]YOSHINO,Y.,INOUE,K.,TAKEUCHI,M.,MAKINO,T., KATAYAMA,Y.,HATA,T.,Effectofsubstratesurfacemorphologyandinterface microstructureinZnOthinfilmsformedonvarioussubstrates,Vacuum,Volume59, Issues 2-3, November 2000, Pages 403-410 [14] SUBRAMANYAM, T. K. , SRINIVASULU NAIDU, B. , UTHANNA, S. ,Physical Properties of Zinc Oxide Films Prepared by dc Reactive Magnetron Sputtering atDifferentSputteringPressures,doi:10.1002/1521-4079(200010)35:103.0.CO;2-6,2000 [15]RYU,Y.R.,ZHU,S.,BUDAI,J.D.,CAHNDRASEKHAR,H.R., MICELI,P.F.,WHITE,H.W.,OpticalandstructuralpropertiesofZnOfilms deposited on GaAs by pulsed laser deposition, Journal of Applied Physics, Volume 88, Number 1, 2000 [16]IGASAKI,Y.,NAITO,T.,MURAKAMI,K.,TOMODA,W.,The effectsofdepositionconditionsonthestructuralpropertiesofZnOsputteredfilmson sapphiresubstrates,AppliedSurfaceScience,Volumes169-170,15January2001, Pages 512-516 [17]BENDER,M.,GAGOUDAKIS,E.,DOULOUFAKIS,E., NATSAKOU,E.,KATSARAKIS,N.,CIMALLA,V.,KIRIAKIDIS,G., FORTUNATO,E.,NUNES,P.,MARQUES,A.,MARTINS,R.,Productionand 64characterization of zinc oxide thin films for room temperature ozone sensing, Thin Solid Films, 418 (2002) 4550 [18] BANG, K. H. , HWANG, D. K. , MYOUNG, J. M. , Effects of ZnO buffer layerThicknessonpropertiesofZnOthinfilmsdepositedbyradio-frequency magnetron sputtering, Applied Surface Science 207 (2003) 359364 [19]AGHAMALYAN,N.R.,GAMBARYANI.A.,GOULAINAN,E.K., HOVSEPYAN, R. K. , KOSTANYAN,R. B. , PETROSYAN,S. I. , VARDANYAN, E.S.,ZERROUK,A.F.,Influenceofthermalannealingonopticalandelectrical propertiesofZnOfilmspreparedbyelectronbeamevaporation,Semiconductor Science and Technology, 18 525-529, 2003 [20] KIM, K. S. , KIM, H. W. , KIM, N. H. , Structural characterization of ZnO filmsgrownonSiO2bytheRFmagnetronsputtering,PhysicaB:CondensedMatter, Volume 334, Issues 3-4, July 2003, Pages 343-346 [21]MOUSTAGHFIR,A.,TOMASELLA,E.,BENAMOR,S.,JACQUET, M.,CELLIER,J.,SAUVAGE,T.,StructuralandopticalstudiesofZnOthinfilms depositedbyr.f.magnetronsputtering:influenceofannealing,SurfaceandCoatings Technology, Volumes 174-175, September-October 2003, Pages 193-196 [22]WANG,Y.G.,LAUS.P.,LEE,H.W.,YU,S.F.,TAY,B.K., ZHANG,X.H.,TSE,K.Y.,HNG,H.H.,ComprehensivestudyofZnOfilms preparedbyfilteredcathodicvacuumarcatroomtemperature,JournalofApplied Physics, Volume 94, 1597 (2003) [23]DAVID,T.,GOLDSMITH,S.,BOXMAN,R.L.,Electro-opticaland structuralpropertiesofthinZnOfilms,preparedbyfilteredvacuumarcdeposition, Thin Solid Films, Volumes 447-448, 30 January 2004, Pages 61-67 [24]ALASMAR,R.,JUILLAGUETS.,RAMONDA,M.,GIANI,A., COMBETTE, P. , KHOURY A. , FOUCARAN,A. ,Fabrication and characterization of high quality undoped and 0o203-doped ZnO thin films by reactive electron beam co-evaporation technique, Journal of Crystal Growth, 275 (2005) 512520 65[25] KO, H. , TAI, W. T. , KIM, K. C. , KIM, S. H. , SUH, S. J. , KIM, Y. S. , GrowthofAl-dopedZnOthinfilmsbypulsedDCmagnetronsputtering,Journalof Crystal Growth, 277 (2005) 352358 [26]ENADIM,E.,KAVAK,H.,ESEN,R.,Theeffectofannealingon structuralandopticalpropertiesofZnOthinfilmsgrownbypulsedfilteredcathodic vacuum arc deposition, Journl of Physics: Condensed Matter, 18 6391-6400,2006 [27]ALAR,M.,ILICAN,S.,ALAR,Y.,Influenceofsubstrate temperatureonstructuralandelectricalpropertiesofZnOfilms,TrakyaUnivJSci, 7(2): 153-159, 2006 [28]SUCHEA,M.,CHRISTOULAKIS,S.,KATSARAKIS,N., KITSOPOULOS,T.,KIRIAKIDIS,G.,Comparativestudyofzincoxideand aluminumdopedzincoxidetransparentthinfilmsgrownbydirectcurrentmagnetron sputtering, Thin Solid Films, 515 (2007) 65626566 [29] NUNES, P., FORTUNATO,E., VILARINHO,P., MARTINS,R., Effect of different dopants on the properties of ZnO thin films, International Journal of Inorganic Materials, 3 (2001), 12111213 [30]BELHADJTAHAR,R.,BELHADJTAHAR,N.,2005,Boron-doped zincoxidethinfilmsbysol-geltechnique,JournalofMaterialsScince,40(2005), 5285-5289 [31] CHEN, X.L. , XU, B.H. , XUE,J.M., ZHAO,Y., WEI C.C., SUN,J.,WANG,Y.,ZHANG,X.D.,GENG,X.H.,2007, Boron-dopedzincoxidethin films for large-area solar cells grown by metal organic chemical vapor deposition, Thin Solid Films, 515 (2007), 37533759 [32]EREN,O.,2006,AlminyumKatklZnOnceFilmlerininBazFiziksel zellikleri, Yksek Lisans Tezi, Anadolu niversitesi [33]AKSOY,S.,2006,KalayKatklZnOnceFilmlerinBazFiziksel zellikleri, Yksek Lisans Tezi, Anadolu niversitesi