InSe ve InSe:Zn YARIİLETKENLERİN BRIDGMAN/STOCKBARGER TEKNİĞİYLE BÜYÜTÜLMESİ ve YAPISAL KARAKTERİZASYONU

 Dünya nüfusunun hızla artması, petrol rezervlerinin gün geçtikçe azalması ve iklim değişikliklerinden dolayı, çevre dostu enerji kaynaklarının belirlenmesi öncelikli konulardan birisi olarak ortaya çıkmaktadır. Bu maksatla, uygulama alanlarının çok olduğu ve karakteristiklerinin tam olarak belirlendiği yarıiletkenlere ihtiyaç duyulmaktadır. AIIIBVI yarıiletken kristallerin büyütülmesi ve araştırılmasıyla yarıiletken teknolojisinde büyük ilerlemeler sağlanmıştır. Elde edilen bütün sonuçlar analiz edilerek nano ve optoelektronik teknolojisi için önemli olan bu kristallerin karakteristikleri detaylı olarak araştırılmıştır. InSe ve InSe:Zn ikili yarıiletken bileşikleri, bölümümüz kristal büyütme laboratuvarında, Bridgman-Stockbarger metodu ile büyütülmüştür. Numunelerin, yapısal ve morfolojik karakterizasyonları X-ışını kırınımı (XRD), taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji ayrımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. XRD sonuçları, büyütülen numunelerin hekzagonal kristal yapıya sahip olduklarını ve Zn katkılamanın pik şiddetlerini artırdığını göstermiştir. XRD sonuçları kullanılarak, örgü  parametreleri InSe için a =b= 4.002 Å, c = 17.160 Å ve InSe:Zn (0012) için ise a=b=5.845 Å ve c=16,788 Å olarak hesaplanmıştır. SEM sonuçlarından, ortalama tanecik büyüklüğünün sırasıyla, InSe için 42-155 nm ve InSe:Zn için 50-125 nm aralığında olduğu bulunmuştur. EDX sonuçları, In ve Se elementlerinin ağırlıkça %57.04 ve %38.46 olarak yapıda yer aldığını göstermiştir. 

GROWTH OF InSe and InSe:Zn SEMICONDUCTORS BY BRIDGMAN/STOCKBARGER TECHNIQUE and STRUCTURAL CHARACTERIZATIONS

Rapid increase in the world population day by day due to the decrease in oil reserves and climate change, identification of environmentally friendly sources of energy is emerging as one of the priority issues.  The importance of semiconductors paving the way for nano and optoelectronic technology has recently been increasing. But, producing them easily and having their vast application fields are most important. For that reason, the crystals having wide application field and their characteristics which are determinated are needed. The characteristics of these crystals which are important fort the nano and optoelecronic technology will be explored in detail by analyzing the all obtained results. InSe and InSe:Zn binary semiconductor compounds were grown in our crystal growth laboratory by the Bridgman-Stockbarger method. The structural and morphological characterizations of the samples were carried out by X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) techniques. The XRD results indicated that the grown films had hexzagonal structure and Zn doping increased the peak intensities. The lattice parameters were calculated to be a=b= 4.002 Å, c = 17.160 Å for InSe and a=b= 5.845 Å ve c = 16.788 Å for (0012) InSe:Zn using the XRD results.From the SEM results, it was observed that the average grain size values for InSe and InSe:Zn were between 42-155 nm and 50-125 nm, respectively. EDX results showed that In and Se elements were in weight 57.04% and 38.46% in the structure.

___

  • [1] K. Schubert, E. Dorre ve E. Gunsel, “Kristalchemische Ergebnisse an Phasen aus Elementen”, Naturwissenschaften, 41, 448 (1954).
  • [2] K. Sugaike, “Crystal structure of In-Se alloys”, Mineral J. (Japan), 3, 63 (1957).
  • [3] S.A. Semiletov, “Electron-diffraction determination of the structure of InSe”, Kristallografiya, 3(3), 287–292 (1958).
  • [4] B. Celustka ve S. Popovic, “The synthesis of In5Se6 and In2Se from InSe by zone melting process”, J. Phys. Chem. Solids, 35, 287-289 (1974).
  • [5] A. Likforman, D. Carre, J. Etienne ve B. Bachet, “Crystal structure of indium monoselenide (InSe)”, Acta Crystallographica Section B-Structural Science, 31, 1252-1254 (1975).
  • [6] K.C. Nagpal ve S.Z. Ali, “X-Ray crystallographic study of indium monoselenide”, Indian J. Pure Appl. Phys., 14(6), 434-440 (1976).
  • [7] B. Gürbulak, “Growth and optical properties of Dy doped and undoped n-type InSe single crystal”, Solid State Communications, 109, 665-669 (1999).
  • [8] A. B. Abd El-Moiz, “Optical investigations on InxSe1-x thin films (I)”, Physica B, 191, 293-302 (1993).
  • [9] P. Gnatenko ve I. Zhirko, “Exciton absorption and lüminescence of indium selenide crystals” Phys. Stat. Sol. (B), 142, 595-604 (1987).
  • [10] A. Ateş, M. Kundakçı, A. Astam ve M. Yıldırım, “Annealing and ligth effect on optical and electrical properties of evaporatedindium selenide thin films”, Physica E, 40, 2709-2713 (2008).
  • [11] W. Klemm ve H. U.V. Vogel, Anorg. Allg. Chem, 219, 45-49 (1934).
  • [12] A. Chevy A. Kuhn ve M. S. Martin, “Large InSe monocrystals grown from a non-stoichiometrik melt”, J. Crys. Growth, 38, 118-122 (1977).
  • [13] M. Jouanne, C. Julien ve M. Balkanski, “Polarizatıon Studies of Polar Phonons of InSe”, Physica Status Solidi B-Basic Research, 144, 147-150 (1987).
  • [14] D.H. Mosca, N. Mattoso, C.M. Lepienski, W. Veiga, I. Mazzaro, V.H. Etgens ve M. Eddrief, “Mechanical properties of layered InSe and GaSe single crystals”, Journal of Applied Physıcs, 91 (1), 140-144 (2002).
  • [15] D. Olguin, A. Canterero ve U.K. Syassen, “Effect of Pressure on Structural roperties and Energy Band Gaps γ-InSe”, Phys. Stat. Sol. B, 235(2), 456-463 (2003).
  • [16] J. Camassel, P. Merle, H. Mathieu ve A. Chevy, “Excitonic absorption-edge of indium selenide”, Phys. Rev. B, 17, 4718-4725 (1978).
  • [17] Y. Depeursinge, E. Doni, R. Girlanda, A. Baldereschi ve K. Maschke, “Electronic properties of layer semiconductor InSe”, Solid State Commun, 27(12), 1449-1453 (1978).
  • [18] K. E. Glukhov ve Tovstyuk, N. K. “Elementary energy bands concept, band structure, and peculiarities of bonding in -InSe crystal”, Phys. Status Solidi B, 247(2), 318–324 (2010).
  • [19] B. Gürbulak, M. Yıldırım, A. Ateş, S. Doğan ve Y. K. Yoğurtçu, “Growth and temperature dependence of optical properties of Er doped and undoped n-type InSe”, Jpn. J. Appl. Phys, 38, 5133-5136 (1999).
  • [20] S. Gopal, C. Viswanathan, B. Karunagaran, S.K. Narayandass, D. Mangalaraj ve J. Yi, “Preparation and characterization of electrodeposited indium selenide thin films”, Cryst. Res. Technol., 40 (6), 557-562 (2005).
  • [21] C. Viswanathan, V. Senthilkumar, R. Sriranjini, D. Mangalaraj, S.K. Narayandass ve J. Yi, “Effect of substrate temperature on the properties of vacuum evaporated indium selenide thin films”, Cryst. Res. Technol., 40 (7), 658 – 664 (2005).
  • [22] I. Shih, C. H. Champness ve A.V. Shahidi, “Growth by directional freezing of CuInSe2 and diffused homojunctions in bulk material”, Solar Cells, 16(1-4), 27-41 (1986).
  • [23] T. Irie, S. Endo ve S. Kimura, “Electrical-Properties of p-type and n-type CuInSe2 Single-Crystals”, Japanese Journal of Applied Physics 18 (7), 1303-1310 (1979).
  • [24] G.B. Williamson ve R.C. Smallman “III. Dislocation densities in some annealed and cold-worked metals from measurements on the X-ray debye-scherrer spectrum”, Philosophical Magazine, 1(1), 34-36 (1956).
  • [25] Z. Strnad, “Glass-Ceramic Materials”, Glass Science and Technology, 8, 161 (1986).
  • [26] S.M. Souza, C.E.M. Campos, J.C. de Lima, T.A. Grandi ve P.S. Pizani, “Structural, thermal and optical studies of mechanical alloyed Ga40Se60 mixture”, Solid State Communications 139, 70-75 (2006).
  • [27] H.J. Gysling, A.A. Wernberg ve T.N. Blanton, “Molecular Design of Single- Source Precursors for 3-6 Semiconductor Films: Control of Phase and Stoichiometry in InxSey Films Deposited by a Spray MOCVD Process Using Single-Source Reagents”, Chem. Mater., 4, 900-905 (1992).
  • [28] I. H. Choi ve P.Y. Yu, “Properties of phase-pure InSe films prepared by metalorganic chemical vapor deposition with a single-source precursor”, Journal of Applied Physics, 93(8), 4673-4677 (2003).
  • [29] C. Viswanathan, S. Gopal, M. Thamilselvan, K. Premnazeer, D. Mangalaraj, S.K. Narayandass, J. Yi ve D.C. Ingram, “Space charge limited current, variable range hopping and mobility gap in thermally evaporatedamorphous InSe thin films”, Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 15, 787-792(2004).
  • [30] A. Hirohata, J.S. Moodera ve G.P. Berera, “Structural and electrical properties of InSe polycrystalline films and diode fabrication”, Thin Solid Films, 510, 247-250 (2006).
  • [31] T. Siciliano, A. Tepore, G. Micocci, A. Genga M. Siciliano ve E. Filippo “Synthesis and characterization of indium monoselenide (InSe) nanowires”, J Mater Sci: Mater Electron, 22, 649–653 (2011a).
  • [32] F.I. Mustafa, S.N. Gupta, S. Goyal ve K. Tripathi, “Effect of indium concentration on the electrical properties of InSe alloy”, Physica B, 405, 4087–4091 (2010).
  • [33] H.K. Park, K. Jang, S. Kim, J.H. Kim ve S.S. Uk, “Phase-Controlled One-Dimensional Shape Evolution of InSe Nanocrystals”, J. AM. CHEM. SOC.,128, 14780-14781 (2006).
  • [34] O.A. Balitskii, R.V. Lutsiv, V.P. Savchyn ve J.M. Stakhira, “Thermal oxidation of cleft surface of InSe single crystal”, Materials Science and Engineering B, 56, 5-10 (1998).
  • [35] T. Fujiwara ve Y. Igasaki, “The effects of pulsing the current in galvanostatic electrodeposition tech nique on the composition and surface morphology of In – Se films”, Journal of Crystal Growth, 178(1997), 321-334 (1996).
  • [36] G.P. Vassilev, B. Daouchi, M.C. Record ve J.C. Tedenac, “Thermodynamic Studies of the In-Se system”, Journal of Alloys and Compounds, 269, 107-115 (1998).
  • [37] B. Kobbi, D. Ouadjaout ve N. Kesri, “Growth and characterization of In-Se films”, Vacuum, 62, 321-324 (2001).
  • [38] G. Gordillo ve C. Calderon, “CIS thin film solar cells with evaporated InSe buffer layers”, Solar Energy Materials & Solar Cells, 77, 163–173 (2003).
  • [39] R. Sreekumar, K.P.M. Ratheesh, K.C. Sudha, K.P. Vijayakumar, D. Kabiraj, S.A. Khan, D.K. Avasthi, “SHI induced single-phase InSe formation at lower annealing temperature”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 244, 190–193 (2006).
  • [40] R. Sreekumar, R. Jayakrishnan, K.C. Sudha, K.P. Vijayakumar ve S.A. Khan, “Enhancement of band gap and photoconductivity in gamma indium selenide due to swift heavy ion irradiation”, Journal of Applied Physics, 103, 023709 (2008).
  • [41] T. Siciliano, A. Tepore, G. Micocci, A. Genga, M. Siciliano ve E. Filippo, “Formation of In2O3 Microrods in Thermal Treated InSe Single Crystal”, Crystal Growth Design, 11, 1924-1929 (2011b).
  • [42] M. Zolfaghari, K. P. Jain, H.S. Mavi, M. Balkanski, C. Julien ve A. Chevy, “Raman investigation of InSe doped with GaS”, Materials Science Enginering: B, 38 (1-2), 161-170 (1996).
Journal of Scientific Reports-A-Cover
  • Başlangıç: 2020
  • Yayıncı: Kütahya Dumlupınar Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

MARKOV ANALİZİ İLE DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ ÖĞENCİLERİNİN MARKET KULLANIMI

Derya DAŞÇI, Şafak KIRIŞ

TERMOELEKTRİK MALZEME İLE SU SOĞUTMA UYGULAMASI

Nuran Albayrak, Abdullah Keçeciler

e-COL LABORATUVARINDA ELEKTRON ÇARPIŞMA DENEYLERİ İLE TESİR KESİTİ ÖLÇÜMLERİ

Zehra Nur ÖZER, Murat YAVUZ, Melike ULU, Mahmut DOĞAN

FARKLI ORANLARDA Mn İÇEREN CdS FİLMLERİNİN BAZI FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Meryem Polat Gönüllü

BİYOWEB: İNTERNET TABANLI BİYOENFORMATİK ARAYÜZÜ

Yunus Özcan, Murat Ertekin, Gıyasettin Özcan

2-HİDROKSİ-6-[(4-HİDROKSİFENİLAMİNO)METİLEN]SİKLOHEKZA-2,4-DİYENON’UN KUANTUM KİMYASAL HESAPLAMALARI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

Özkan Kalfa, Fatih Tekin, Başak Koşar, Cem Cüneyt Ersanlı

3-HİDROKSİ-6-[(4-HİDROKSİFENİLAMİNO)METİLEN]SİKLOHEKZA-2,4-DİYENON’ IN KUANTUM KİMYASAL HESAPLAMALARI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

Fatih Tekin, Özkan Kalfa, Başak Koşar, Cem Cüneyt Ersanlı

InSe ve InSe:Zn YARIİLETKENLERİN BRIDGMAN/STOCKBARGER TEKNİĞİYLE BÜYÜTÜLMESİ ve YAPISAL KARAKTERİZASYONU

Bekir Gürbulak, Songül Duman, Salih Zeki Erzenoğlu, Mehmet Şata, Afsoun ASHKHASİ, Mutlu Kundakçı, Muhammet Aksoy, Muhammet Yıldırım

YAPI STATİĞİ EĞİTİMİ KAPSAMINDA UZAY ÇERÇEVE YAPILARIN STATİK ANALİZİ İÇİN BİR BİLGİSAYAR PROGRAMI GELİŞTİRİLMESİ

Efkan Arslan, Mahmut Sami Döven, Mehmet Tevfik Bayer

GaSe:In İKİLİ BİLEŞİĞİNİN MODİFİYE BRIDGMAN/STOCKBARGER TEKNİĞİYLE BÜYÜTÜLMESİ VE YÜZEY MORFOLOJİSİ

Bekir Gürbulak, Mehmet Şata, Songül Duman, Salih Zeki Erzenoğlu, Afsoun ASHKHASI, Yasin Öztırpan, Burcu Akça