Doç.Dr.Vildan BiLGiN. Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi - Fizik Bölümü

Transkript

1 Doç.Dr.Vildan BiLGiN Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi - Fizik Bölümü vbilgin@comu.edu.tr

2 İÇERİK; Moleküller ve Katılar, Katıların Bant Yapısı ve Elektriksel İletkenlik, Yarıiletkenler, Güneş Enerjisi, Fotovoltaik Güneş Gözeleri, ÇOMÜ Fizik Bölümü Araştırmaları. 2

3 MOLEKÜLLER; Aynı ya da farklı cins atomların aralarında bir bağ kurarak oluşturdukları yapıya"molekül" denir. Moleküller, içerdikleri atom sayılarına göre "iki atomlu", "üç atomlu",..."çok atomlu" Molekülü oluşturan atomların cinsine göre de aynı atomlu" veya "farklı atomlu" moleküller de denir. 3

4 MOLEKÜLLER; Bir moleküldeki bağlanma öncelikle atomlar (veya iyonlar) arasındaki elektrostatik etkileşme kuvvetlerine dayanır. Sistemin toplam enerjisi; eşitliği ile verilir. Burada r çekirdekler arası uzaklık, A ve B çekici ve itici kuvvetler ile ilgili sabitler, n ve m küçük tamsayılardır. 4

5 KATILARIN BANT YAPISI; 5

6 BANT YAPILARINA GÖRE İLETKENLİK; 6

7 YARIİLETKENLER; 7

8 YARIİLETKENLER; 8

9 YARIİLETKEN TÜRLERİ; 9

10 HAS YARIİLETKEN; 10

11 n-tipi YARIİLETKEN; 11

12 p-tipi YARIİLETKEN; 12

13 p-n EKLEM; 13

14 GÜNEŞ PİLLERİ (GÖZELERİ); 14

15 GÜNEŞ PİLLERİ (GÖZELERİ); 15

16 GÜNEŞ PİLLERİ (GÖZELERİ); 16

17 GÜNEŞ PİLLERİ (GÖZELERİ); 17

18 Güneş Pili/Gözesi TÜRLERİ; 18

19 Kristal Si Güneş Pili/Gözesi 19

20 İnce Film Güneş Gözeleri 20

21 Güneş Göze Verimlilikleri 21

22 ÇOMÜ Fizik Bölümü Katıhal Fiziği Araştırma Lab. Yarıiletken İnce Film Üretimi, Katkılama, Isıl Tavlama, p-si ve n-si tabanlar üzerine ince film kaplama, n-cdse/p-cdte, n-cds/p-cdte, n-cds/p-cis, Spintronik, Manyetik Yarıiletken, Yapısal, Optiksel, Elektriksel, Yüzeysel Karakterizasyon, Teknolojik Uygulanabilirlilik. 22

23 ÇOMÜ Fizik Bölümü Katıhal Fiziği Araştırma Lab. ÇALIŞMA ORTAKLARI; Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Fizik B., ODTÜ Fizik Bölümü - GÜNAM, Namık Kemal Üniversitesi Fizik B., Uludağ Üniversitesi Fizik B., 23

24 ULTRASONİK SPRAY PYROLYSIS 24

25 ULTRASONİK SPRAY PYROLYSIS 25

26 ULTRASONİK SPRAY PYROLYSIS 26

27 YAPISAL KARAKTERİZASYON X-IŞINI KIRINIMI (XRD), 27

28 YAPISAL KARAKTERİZASYON Kristal Sistemi Kristalleşme Düzeyleri FWHM Tane boyutu Örgü Sabitleri, Dislokasyon yoğunluğu, 28

29 OPTİK KARAKTERİZASYON UV/VIS Spekt. ve ELLIPSOMETER, 29

30 OPTİK KARAKTERİZASYON UV/VIS Spekt. ve ELLIPSOMETER, Geçirgenlik (%T), Soğurma (A), Yansıma (%R), Yasak Enerji Aralığı (Eg), Urbach Parametresi (E0), Soğurma Katsayısı (α), Kalınlık (d), Kırılma indisi (n), Sönüm Katsayısı (k), Dielektrik Sabiti (ε). 30

31 ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYON Solar Simulator, Elektrometre, Kryostat, Hall etkisi 31

32 ELEKTRİKSEL KARAKTERİZASYON Solar Simulator, Elektrometre, Kryostat, Hall etkisi Elektriksel Özdirenç ve İletkenlik, Aktivasyon ve tuzak enerjisi (Ea, Ed, Et), İletim Mekanizmaları (Ohmik, SCL,..), Taşıyıcı yoğunluğu ve mobilite (n, p, µ), Taşıyıcı tipi (n? veya p?), Eklem Verimliliği, 32

33 YÜZEYSEL KARAKTERİZASYON Scanning Electron Microscope (SEM), 33

34 YÜZEYSEL KARAKTERİZASYON Atomic Force Microscope (AFM) 34

35 MANYETİK KARAKTERİZASYON Vibrating Sample Magnetometer (VSM), 35

36 FERROMANYETİZMA, Ferromanyetizma, herhangi bir manyetik alan olmadığında bile kendiliğinden mıknatıslanmaya sahip olan manyetizma çeşidi olarak tanımlanır. Ferromanyetizmanın karakteristik özelliği, alan ve sıcaklık başlıkları altında incelenebilir. Ferromanyetizma yalnızca belirli bir kritik sıcaklığın altında gözlenir. Bu karakteristik sıcaklık ferromanyetik geçiş sıcaklığı veya Curie sıcaklığı (T c ) olarak bilinir. Curie sıcaklığının üzerinde manyetik momentler düzensizdir ve bu düzensizlik net mıknatıslanmayı sıfıra götürür. Bu bölgede malzeme paramanyetiktir. 36

37 HİSTERİSİZ EĞRİSİ, 37

38 SPİNTRONİK, Spintronik, nanoteknolojinin en önemli araştırma ve uygulama alanlarından bir tanesidir. Günlük yaşamda çok kullandığımız bilgi depolama hafızalarının çok daha hızlı, az enerji harcayan ve eskilerine göre birçok fonksiyonu tek bir cihazla yapabilmemize imkan sağlayan; Günümüzde bilgisayarlarda ve birçok elektronik cihazda kullanılan yarıiletken transistörlerin ve LED lerin çok daha verimli, hızlı ve az enerji gerektiren bir duruma getirilebilmesi için yoğun çalışmaların yapıldığı nanomanyetizma alanında, 80 li yıllardan itibaren önemli gelişmeler olmuştur yılında Albert Fert ve Peter Grünberg e dev manyeto-direnci (GMR) keşiflerinden dolayı verilen Nobel Fizik Ödülü yle spintronik hak ettiği ilginin zirve noktasına ulaşmıştır. 38

39 Seyreltik Magnetik Yarıiletkenler, Ferromanyetik yarıiletken elde etmenin bir yöntemi, yarıiletkene 3d geçiş elementlerinden olan Cr, Mn, Fe, Co ve Ni gibi manyetik iyonlar katma işlemidir. Bu yöntemle üretilen ferromanyetik yarıiletkenlerde örgünün bir kısmına, yerdeğiştirmeli olarak, manyetik atomlar yerleşir. Bu şartlarda düşük manyetik iyon konsantrasyona sahip hazırlanmış yarıiletkene seyreltik manyetik yarıiletken (diluted magnetic semiconductor, DMS) denir. 39

40 ZnO:Co İnce Filmleri; ZnO %2 Co %4 Co %6 Co 5.0E E E E-03 M (emu/g) 1.0E E E E E E E-03 H (Oe) 40

41 ZnO:Ni İnce Filmleri; ZnO %2 Ni %4 Ni %6 Ni 5.0E E E E-03 M (emu/g) 1.0E E E E E E E-03 H (Oe) 41

42 Kaynaklar ve TEŞEKKÜR, Doç.Dr. Hüseyin SARI, Ankara Ünv, Müh. Fak. Fizik Müh. Bölümü, Optoelektronik Ders Notları, Prof.Dr. Olcay KINAY, Y.Doç.Dr. Nur BEKİROĞLU, Y.Doç.Dr. Zehra YUMURTACI, YTÜ, Makine Müh. Bölümü, Güneş Pilleri Ders Notları Doç.Dr. Sabiha AKSAY, Anadolu Üniversitesi Fizik Bölümü, Moleküller ve Katılar, Açıköğretim Fakültesi Yayınları No:586, Fen Bilgisi Öğretmenliği Fizik, Ed. Prof.Dr. Kudret ÖZDAŞ, Ünite 5, ESKİŞEHİR. Prof.Dr. Muhsin ZOR, Anadolu Üniversitesi Fizik Bölümü, Maddenin Elektriksel İletkenlik Türleri, Açıköğretim Fakültesi Yayınları No:586, Fen Bilgisi Öğretmenliği Fizik, Ed. Kudret ÖZDAŞ, Ünite 6, ESKİŞEHİR. TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi, Haziran 2011, Sayı 523, sf