İdris AKYÜZ, Sadiye ÇOLAK ÇETİNKAYA, Ferhunde ATAY

Farklı Oranlarda PbO İçeren Borat Cam Alttaşlar Üzerine ZnO Filmlerinin Üretilmesi ve İncelenmesi

Saydam İletken Oksit (SİO) ailesine ait olan ZnO filmleri, kendine has özellikleriyle güneş pili teknolojilerinde dikkat çeken malzemelerdir. Bu malzemelerin uygun alttaşlar üzerine ekonomik bir teknik ile üretilmesi aygıtların üretim maliyetini ve verimini önemli derecede etkileyecektir. Bu çalışmada, alttaş olarak sıklıkla kullanılan mikroskop camlarına alternatif olarak farklı oranlarda PbO içeren borat cam yapıları üzerine ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği ile ZnO filmleri çöktürülmüştür. Üretilen filmlerin yapısal, elektriksel ve optik özellikleri incelenerek, alttaş olarak kullanılan cam yapıların film özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Tüm bu araştırmalar sonucunda; alttaş olarak kullanılan cam yapılardaki Pb miktarının artması ile kristal yapılarında değişme olduğu gözlenmiştir. PbO içeren alttaşlar üzerine üretilen filmlerin elektriksel özdirenç değerleri, PbO içermeyen camlara kıyasla daha yüksektir. Görünür bölgedeki en yüksek geçirgenlik %5 PbO içeren cama aittir ve alttaş yapısına PbO ilavesi üretilen filmlerin kırılma indisi değerlerini artırmıştır.

Formation and Investigation of ZnO Films on the Borate Glass Structres Containing Diffrent Amounts of PbO

ZnO films which belong to transparent conducting oxide (TCO) family are materials taking attention with their unique properties in solar cell technologies. Deposition of these materials on suitable substrates by an economic technique affects the production costs and efficiency of devices. In this study, as an alternative to commonly used microscope slides, ZnO films have been deposited on the borate glass structures containing different amounts of PbO by ultrasonic chemical spray pyrolysis (UCPS) technique. The effect of substrate structures on the structural, electrical and optical properties of ZnO films has been investigated. As a result of all this research; it was observed that a change in the crystal structure with the increase of the amount of Pb at substrate glass structures. Electrical resistivity values of the films produced on substrates containing PbO is higher as compared to PbO-free glasses. High transmittance in the visible region belongs to the glass that contains 5% of PbO. The addition of PbO the substrate increased the values of the refractive index.

PDF

___

Akkaya Arier, Ö., 2007. Relation of the optical and electrical parameters with process parameters in transparent conductor coatings. Journal of Engineering and Natural Sciences, 4 (1), 32- 47.
Benramdane, N., Murad, W.A., Misho, R.H., Ziane, M. and Kebbab, Z., A., 1997. Chemical method for the preparation of thin films of CdO and ZnO. Materials Chemistry and Physics, 48, 119-123.
Chen, Y., Lan, W., Wang, J., Zhu, R., Yang, Z., Ding, D., Tang, G., Wang, K., Su, Q. and Xie, E., 2016. Highly flexible, transparent, conductive and antibacterial Şlms made of spin-coated silver nanowires and a protective ZnO layer. Physica E, 76, 88-94.
Demirselcuk, B., 2010. ZnO İnce filmleri: Co katkısının etkisi, Yuksek Lisans Tezi, Canakkale OnSekiz Mart Universitesi, Fen Bilimleri Enstitusu, Canakkale, 87s.
Gencyılmaz O., Karakaya S., Atay, F., Akyuz I., 2012. Co Katkılı ZnO İnce Filmlerinin Üretimi ve Karakterizasyonu. BAÜ Fen Bil. Enst. Dergisi, Cilt 14(2) 15-24.
Hammond, C., 1997. The basics of crystallography and diffraction, School of Materials, University of Leeds, 249 p.
Jerng, S.K., Yu, D.S., Lee, J.H., Kim, Y.S., Kim, C., Yoon, S., Chun, S.H., 2012. Carbon molecular beam epitaxy on various semiconductor substrates. Materials Research Bulletin, 47, 2772-2775.
Kamerski, L.L., 1980. Polycrystalline and Amorphous Thin Films and Devices,Academic press.
Kocabağ, D., 2002. Cam kimyası, özellikler, uygulaması, Birsen yayınevi, İstanbul, 2002.
Kucheyev, S.O., Williams, J.S., Jagadish, C., Zou, J., Evans, C.,Nelson, A.J.,Hamza, A.V., 2003. Ion-beam-produced structural defects in ZnO. Physical Review B, 67, 094115.
Mandal, S., Goswami, M.L.N., Das, K., Dhar, A. and Ray, S.K., 2008. Temperature dependent phooluminescence characteristics of nanocrystalline ZnO films grown by sol- gel technique. Thin Solid Films, 516, 8702-8706.
Matsubara, K., Ohtale, M., Tobari, K., Futamoto, M., 2011. Structure and magnetic properties of Fe epitaxial thin films prepared by UHV rf magnetron sputtering on GaAs single-crystal substrates. Thin Solid Films, 519, 8299-8302.
Misra, S.K., Andronenko, S.I., 2000. Single-crystal EPR of the Eu2+ ion in pentacalcium-oxide trialuminate, 5CaO·3Al2O3. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 61, 1913-1917.
Silva, R.F. and Zaniquelli, M.E.D., 1999. Aluminium doped zinc oxide films: formation process and optical properties. Journal of Non-Crystalline Solids, 247, 248- 253.
Soylu, M., 2006. Atmalı katodik vakum ark depolama sistemiyle üretilen Zno'nun elektriksel iletkenliği ve ısıl işlemle değişimi. Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 115.
Thimsen, E., Johnson, M., Zhang, X., Wagner, A.J., Andre Mkhoyan, K., Kortshagen, U.R. and Aydil, E.S. 2014. High electron mobility in thin Şlms formed via supersonic impact deposition of nanocrystals synthesized in nonthermal plasmas. Nature Communications, 5, 5822- 5830.
Vigil, O., Cruz, F., Acevedo, A.M., Puente, G.C., Vaillant, L., Santana, G., 2001. Structural and optical properties of annealed CdO thin films prepared by spray pyrolysis. Materials Chemistry and Physics, 68, 249-252.
Xu, K., Xie, Y., Ma, H., Du, Y., Zeng, F., Ding, P., Gao, Z., Xu, C. and Sun, J., 2016. ZnO nanorods/graphene/Ni/Au hybrid structures as transparent conductive layer in GaN LED for low work voltage and high light extraction. Solid- State Electronics, 126, 5-9.
Zhao, L., Lian, J., Liu, Y., Jiang, Q., 2006. Structural and optical properties of ZnO thin films deposited on quartz glass by pulsed laser deposition. Applied Surface Science, 252, 8451-8455.