S.ÇETİNKAYA, F.BAYANSAL, H.M.ÇAKMAK, H.A.ÇETİNKARA Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Hatay/Türkiye 1 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi Nurol Kültür Merkezi-Bodrum Eylül 2011 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 İnce Filmler  Metal Oksit Yapılar  Çinko Oksit (ZnO)’in özlellikleri  Neden Çinko Oksit (ZnO) ???  Uygulamalarından bazıları!  İnce film Üretim Yöntemleri  Kimyasal Banyo Depolama (CBD)Yöntemi  Nano yapılı ZnO üretim süreci  Üretilen Filmin Yapısal Analizi  Üretilen Filmin Morfolojik Analizi  Sonuç  Teşekkür 2 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 1900’lü yıllarda,  II. Dünya savaşından sonra, 3 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Hacim,  Ağırlık  Üstün incelik yönünden  daha kullanışlı olarak tanımlanan ince film teknolojisini uygulamaya başlatmıştır.  Üretilen filmler 1nm ile 1µm arasında değişirler. 4 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

Yarıiletken aletlerin yapımında, Manyetik kayıt ve algılama sistemlerinde, Dekoratif işlerde, yaygın olarak kullanılmaktadır. 5

 Düşük elektrik direncine  Metalik iletkenliğe yakın iletkenliğe,  400nm ile 700nm arası görünür bölgede yüksek optik geçirgenliğe sahip iletkenlerdir. 6 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Saydam (Şeffaf) iletken teknolojisinde kullanılırlar.  Saydam iletken malzemeler, elektrik iletken ve optik geçirgen yapıya sahiptirler.  Saydam iletken malzemeler;  İndinyum Tin Oksit(ITO),  Cadminyum Tin Oksit(CTO),  Çinko Oksit(ZnO)  …. 7 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Anti-Reflect Kaplamalar, Görüntü sensörleri,(CCD,CMOS…) Foto transistörler, LCD, LED,… görüntü panelleri, … 8 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 ZnO, iyoniklik bakımından kovalent ve iyonik yarıiletkenlerin arasında yer alır.  Hekzagonal (Wurtzite) kristal yapısına ve a= 3.25 A c=5.21 A olan örgü sabitlerine sahiptir.  n-tipi bir davranış sergiler (çoğunlukla). 9 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

Enerji aralığı 3.37eV Saydam (Transparent) iletken olması Düşük sıcaklıkta üretilebilmesi Düşük maliyetli olması Zehirli olmaması Yüksek taşıyıcı mobiletesi 10 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

Piezoelektrik cihazlar İnce film bataryalar İnvisible thin film transistor (TFTs) Görüntü panelleri (LED,LCD..) Sensör uygulamaları UltraViole (UV) Işık yayan LED 11 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Nano Yapılı malzeme üretebilmek için; Buhar, Sıvı ve Katı yöntemler mevcuttur.  Buhar Yöntemler;  Fiziksel Buhar Depolama  Kimyasal Buhar Depolama …  Sıvı Yöntemler;  Elektro Kimyasal Depolama  Kimyasal Banyo Depolama  Sol-Jel Depolama …  Katı Yöntemler;  Mekanik Aşındırma,  Devitrifikasyon  … 12 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Çözeltiden büyütme yöntemlerinden biridir.  Düşük sıcaklıklarda uygulanabilir.  Pahalı deney ekipmanları gerektirmez.  Geniş yüzeylere yarıiletken film kaplamak için uygundur.  Nano yapılı metal oksit ince filmler üretilebilir. 13 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

14 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

.  S<1, çökelme gerçekleşmez.  1<S<S c, ise altlık yüzeyinde ve banyo kabın iç yüzeyinde heterojen çökelmeler oluşur (S c kritik değer).  S>S c İse, Homojen Çökelme olur ki ; istenmeyen durumdur. 15 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Çinko iyon kaynağı olarak 0.1 M Zn(NO 3 ) 2.6H 2 O bileşiğinin sulu çözeltisi kullanılmıştır.  Altlık olarak, B katkılandırılmış p-Si wafer kullanılmıştır.  Banyo çözeltisi 90 o C ‘de tutulmuştur.  pH ~10 olarak ayarlanmıştır.  Banyo çözeltisi 800rpm ile karıştırılmıştır. 16 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Üretilen ZnO filminin Yapısal özelliklerini analiz edebilmek amacıyla;  Orta Doğu Teknik Üniversitesi, AR-GE Eğitim ve Ölçme Merkezinde bulunan,  Rigaku marka Ultima-IV model (Cu Kα, λ=1.54 Å ) X-ışını Kırınımı cihazı kullanıldı. 17 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Şekil 10: CBD yöntemi ile üretilen ZnO filminin X-ışını Kırınım desenleri ve karşılık gelen düzlemleri Düzlem (hkl) Ölçülen (2 Ɵ ) Referanslar (ICDD no’lu Kart.) Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Scherrer formülü Kullanılarak tane boyutu hesaplandı.  Üretilen yapının tane boyutu; nm olarak bulundu. 19 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Üretilen ince filmin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri;  Mustafa Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Araştırma ve Uygulama Merkezin de bulunan, JEOL JSM-5500LV  JEOL marka JSM-5500LV model cihaz kullanılarak alınmıştır. 20 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Nano Yapılı ZnO ince filminin, 1000, 5000 ve büyütmeli SEM görüntüleri 21

 Kimyasal Banyo Depolama (CBD) yöntemi ile p-Si altlık üzerine büyütülen filmin X-ışını kırınım analizlerinden  Kimyasal Banyo Depolama (CBD) yöntemi ile p-Si altlık üzerine büyütülen filmin X-ışını kırınım analizlerinden,  En güçlü kırınım pikinin 2 Ɵ =31,74 o ’de ve (100) yöneliminde olduğunu,  Elde edilen tüm piklerin (ICDD, İnternational Center of Diffraction Data) ‘nın numaralı kartın referans değerleri ile uyumlu olduğunu,  Üretilen filmin Hekzagonal (Wurtzite) kristal yapısına sahip olduğunu,  Scherrer formülü ile hesaplanan tane boyutunun 26,31nm olarak bulunduğunu, ve nano yapılı bir filmin oluştuğunu  Elde edilen tüm piklerin üretilen ZnO filmlerine ait olduğunu söyleyebiliriz. 22 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 Kimyasal Banyo Depolama (CBD) yöntemi ile p-Si altlık üzerine büyütülen filmin SEM görüntülerinin analizlerinden  Kimyasal Banyo Depolama (CBD) yöntemi ile p-Si altlık üzerine büyütülen filmin SEM görüntülerinin analizlerinden,  Çiçeksi (Flowerlike) bir yapının oluştuğunu,  Bu durumun, çözeltinin molaritesinden dolayı kaynaklandığını,  Süreksiz ve homojen olmayan bir film yüzeyinin oluştuğunu söyleyebiliriz. 23 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

24 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi

 www2.aku.edu.tr/evcin/nanomaterial/fabrication.pdf., 2010  Gürler, Yener. İnce Film Devre Teknolojisi. Elektrik Mühendisliği dergisi, Londra,  Kahraman S., 2010, ZnO yarı iletken Yapılarının Üretilmesi ve Karakterizasyonu. Yüksek Lisans Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi, Antakya.  Zinc Oxide (ZnO) - Material, Properties, Applications and Market Opportunities of Zinc Oxide by Nano Markets.  Zhiyong Fan ve Jia G. Lu, Zinc Oxide Nanostructures: Synthesis and Properties., University of California, Irvine, CA 92697, USA 25 Türk Fizik Derneği 28. Uluslararası Fizik Kongresi