H. K. KAPLAN, S. SARSICI, S. K. AKAY* FOTOVOLTAİK HÜCRE UYGULAMALARI için CAM ÜZERİNE RF MAGNETRON SIÇRATMA ile OLUŞTURULMUŞ ZnO İNCE FİLMLERİN ELEKTRİK ve OPTİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ H. K. KAPLAN, S. SARSICI, S. K. AKAY* Uludağ Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü, Bursa, Türkiye V. ULUSAL GÜNEŞ ve HİDROJEN ENERJİSİ KONGRESİ 12-13 MAYIS 2016 ESKİŞEHİR TÜRKİYE ÖZET - ZnO ince filmi, RF magnetron sıçratma metodu kullanılarak cam altlık üzerinde oluşturulmuştur. Oluşturulan bu filmin yapısal özellikleri atomik kuvvet mikroskobu ile (AFM), optik özellikleri UV-VIS spektroskopisi ile, elektriksel özellikleri Hall etkisi ölçüm sistemi ile karakterize edilmiştir. Yasak bant genişliği UV-VIS spektroskopisi verileri yardımı ile hesaplanmıştır. ZnO ince filmler optik ve elektriksel özelliklerinin uygun olmasından dolayı fotovoltaik hücrelerin üretilmesinde uygun bir malzemedir. GİRİŞ – Saydam iletken oksit ince filmler, fotovoltaik cihazlar ve dokunmatik düz panel ekranlar gibi modern optoelektronik uygulamaların temelini oluşturmaktadır. Mükemmel performansları nedeniyle kalay katkılı indiyum oksit en çok kullanılan saydam iletken oksit ince filmlerin başında gelmektedir. Ancak, indiyum metalinin zor bulunması, organik ışık yayan diyotlarda organik katmanlar arasına kolay difüzyon olması nedeniyle sınırlı kullanım ile karşı karşıyadır. Bu bağlamda, elektriksel ve optik özellikleri kalay katkılı indiyum oksitlerle kıyaslanabilecek özelliğe sahip olduğundan, bol miktarda bulunduğundan, toksit olmadığından ve üretilmesi pahalı olmadığından dolayı ZnO filmler tercih edilmektedir. Ayrıca ZnO filmler Al, Ga, Sn, Ti, Ge ve B gibi elementlerle de katkılanabilmektedir[1-2]. Bu çalışmada RF magnetron sıçratma metodu ile ITO üzerine ZnO filmler büyütülmüştür. Üretilen filmlerin yapısal, elektrik ve optik özellikleri incelenmiştir. TARTIŞMA ve SONUÇLAR d a c b Şekil 1. ZnO İnce Filmin SEM ve AFM Görüntüleri. a) SEM, b) AFM, c) AFM (Faz), d) AFM (3D) ZnO ince filmin yapısı hakkında bilgi sahibi olabilmek için Elektron Mikroskobu ve Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanıldı. Elektron mikroskobu görüntüleri (Carl Zeiss EVO 40) 30 kV, 45000 büyütme ve standart detektör yardımı ile elde edildi. Atomik kuvvet mikroskobu görüntüleri ise (Nanomagnetics Inst.) tapping modda ve 512 x 512 piksel çözünürlükte silikon prob yardımı ile gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlara göre film düzgün ve homojen bir dağılıma sahip ve tane boyutları 10 ile 100 nm arasında değişmektedir. Filmin yüzey pürüzlülüğü 30 nm olarak ölçüldü. EDX analizi kullanılarak filmdeki element dağılımları %32 Zn ve %68 O olarak belirlendi. ZnO ince filmin yasak enerji bandı değeri UV-VIS spektrofotometresi kullanılarak ölçüldü. Elde edilen değer (3.35 eV) literatürde var olan değerlerle uyumlu olduğu gözlendi. Eg yasak enerji değeri soğurma katsayıları kullanılarak elde edildi. Bu değere karşılık gelen dalga boyu ise 370 nm olarak ölçüldü. ZnO ince filmin UV bölgesinde duyarlı olduğunu göstermektedir. ZnO ince filmin diğer ölçümleri Ecopia HMS 3000 Hall Etkisi Ölçüm cihazı kullanılarak ölçüldü. 0.55 T büyüklüğünde bir mıknatıs yardımı ile elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir. a   b Sonuç- ITO üzerine ZnO başarılı bir şekilde büyütülmüştür. Filmin tane boyutu, yüzey pürüzlülüğü yasak enerji bandı ve Hall olayı sonuçlarına göre optoelektronik uygulamalar için önemli bir yere sahiptir. Şekil 2. a) ZnO ince filmin (αhν)2’nin hν’e karşı grafiği, b) ZnO ince filmin dalga boyuna karşı absorbans grafiği KAYNAKLAR [1]V. A. Coleman andC. Jagadish, ThinFilm and Nanostructure, 12, (2006). [2] Z. Fan and J. G. Lu,Zinc Oxide Nanostructures,: Synthesis and Properties , 2005.