ATMALI FİLTRELİ KATODİK VAKUM ARK DEPOLAMA YÖNTEMİYLE ÇİNKO NİTRÜR (Zn 3 N 2 ) ÜRETİMİ VE OPTİKSEL ÖZELLİKLERİ *



Benzer belgeler
ZnO TABANLI YARIİLETKENLERDE METAL KONTAK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI * Investigation of Metal Contact Properties at ZnO Based Semiconductors

PÜSKÜRTME YÖNTEMİ İLE HAZIRLANAN CdO İNCE FİLMLERİN ÖZELLİKLERİ * Properties of CdO Thin Films Deposition by Spray Methods*

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Püskürtme Yöntemi ile Farklı Taban Sıcaklıklarında Elde Edilen Cd 0,22 Zn 0,78 S Filmlerinin X-Işınları Çalışması

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ZnO:Al BİLEŞİKLERİNİN ÜRETİLMESİ VE KAREKTERİZASYONU *

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ZnO Yarıiletken Filmlerinin Optik, Elektrik ve Yüzey Özellikleri Üzerine Isıl Tavlama İşleminin Etkileri

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

CdS:In Filmlerinin Optik, Yüzey ve Elektrik Özellikleri Üzerine Isıl Tavlamanın Etkisi

Kimyasal Depolama Yöntemiyle Elde Edilen CdSe Filmlerinin Elektriksel Karakteristikleri

Spray Pyrolysis Yöntemi ile Elde Edilen CdZnS Filmlerinin Yapısal Özelliklerine Hazırlama Parametrelerinin Etkisi

Katotlarımız İNOVAC MÜHENDİSLİK HİZMETLERİ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 4. HAFTA

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ. Filinta KIRMIZIGÜL. CdO İNCE FİLMLERİN PÜSKÜRTME YÖNTEMİ İLE HAZIRLANMASI

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Co Katkılı ZnO İnce Filmlerinin Üretimi ve Karakterizasyonu

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Ders 3- Direnç Devreleri I

BARA SİSTEMLERİ HAKKINDA GENEL BİLGİLER

Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

FİZİK ANABİLİM DALI. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Anabilim Dalı ANS Kampüsü, Afyonkarahisar

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

Elektrot Potansiyeli. (k) (k) (k) Tepkime vermez

TÜRK FİZİK DERNEĞİ 29. ULUSLARARASI FİZİK KONGRESİ

KARARLI HAL ISI İLETİMİ. Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

1. Düzensiz yapı : Atom veya moleküllerin rastgele dizilmesi. Argon gibi asal gazlarda görülür.

X-IŞINLARI KIRINIM CİHAZI (XRD) ve KIRINIM YASASI SİNEM ÖZMEN HAKTAN TİMOÇİN

Bünyamin Şahin ve Sedat Ağan

İstatistiksel Mekanik I

eğim Örnek: Koordinat sisteminde bulunan AB doğru parçasının

ALETLİ ANALİZ YÖNTEMLERİ

ÖZGEÇMİŞ. 1. Adı Soyadı : TUNA AYDOĞMUŞ. 2. Doğum Tarihi : Unvanı : ÖĞRETİM GÖREVLİSİ. 4. Öğrenim Durumu : YÜKSEK LİSANS

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

YÜKSEK LĠSANS TEZ ADI: Termiyonik Vakum Ark (TVA) Tekniği ile Optik

Işığın Modülasyonu HSarı 1

X-IŞINLARI FLORESAN ve OPTİK EMİSYON SPEKTROSKOPİSİ

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

Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 19030,ÇORUM

KOROZYON DERS NOTU. Doç. Dr. A. Fatih YETİM 2015


MIG-MAG GAZALTI KAYNAĞINDA KAYNAK PAMETRELERİ VE SEÇİMİ

Katılar & Kristal Yapı

ÇANAKKALE-ÇAN LİNYİTİNİN KURUMA DAVRANIŞI

Tanımlar, Geometrik ve Matemetiksel Temeller. Yrd. Doç. Dr. Saygın ABDİKAN Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ. JDF329 Fotogrametri I Ders Notu

ISI TRANSFER MEKANİZMALARI

2017 YILI GÜNCEL ANALİZ ÜCRETLERİ

X IŞINLARININ NİTELİĞİ VE MİKTARI

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

ZnO ince filmlerin optik ve yapısal özelliklerine ısıl işlem sıcaklığının etkisi

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

ANALİZ LİSTESİ. 150*150*150 ebatlarında 7 veya 28 Günlük Kürü Tamamlanmış Küp Beton Numune

SILAR METODU İLE HAZIRLANAN BAKIR OKSİT İNCE FİLMİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNE TAVLAMANIN ETKİLERİ

İÇİNDEKİLER 1: KRİSTALLERDE ATOMLAR...

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 11 Çözümler

DÜŞÜK SICAKLIKTA BERRAK ÇÖZELTİLERDEN MFI TİPİ TOZ ZEOLİT SENTEZİ

Alttaş sıcaklığının expanding thermal plazma yöntemi ile elde edilen a-si:h filmlerin optik ve elektriksel özellikleri üzerine etkisi

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

YENİ BİR İLETKEN POLİMER: POLİ(3,8 DİAMİNOBENZO[c]SİNNOLİN) ELEKTROKİMYASAL ÜRETİMİ VE ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

OPTİK MALZEMELER ARAŞTIRMA GRUBU YÜKSEK LİSANS SEMİNERİ. VANADYUM OKSİTLERİN YAPISAL, ELEKTRİKSEL ve OPTİKSEL ÖZELLİKLERİ

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 3. HAFTA

ÖZET

X-Işınları. Gelen X-ışınları. Geçen X-ışınları. Numan Akdoğan.

RÖNTGEN FİZİĞİ X-Işını oluşumu. Doç. Dr. Zafer KOÇ Başkent Üniversitesi Tıp Fak

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DOYMA BASINCI DENEY FÖYÜ 3

Kaynak İşleminde Isı Oluşumu

Bernoulli Denklemi, Basınç ve Hız Yükleri Borularda Piezometre ve Enerji Yükleri Venturi Deney Sistemi

BÖLÜM I YÜZEY TEKNİKLERİ

Ahenk (Koherans, uyum)

Aydın İlindeki Bazı Süt Sağım Tesislerinin Teknik Özellikleri. Technical Properties of Some Milking Parlours in Aydın Province

Harici Fotoelektrik etki ve Planck sabiti deney seti

İstatistiksel Mekanik I

NiO İNCE FİLM BAZLI ELEKTROKROMiK KAPLAMA/CiHAZ TASARIMI, HAZIRLANMASI VE KARAKTERiZASYONU

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

KAPLAMA TEKNİKLERİ DERS NOTLARI

Müon Spektrometresi. Müonlar elektronlara benzerler fakat kütleleri elektronun kütlesinden yaklaşık 200 kat fazladır. Müon spektrometresi P T

Dozimetrik Malzeme Olarak Ametistin Termolüminesans Özelliklerinin Belirlenmesiz

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

SERALARIN TASARIMI (Seralarda Isıtma Sistemleri) Doç. Dr. Berna KENDİRLİ A. Ü. Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

YAZILI SINAV SORU ÖRNEKLERİ KİMYA

SPRAY PYROLYSIS YÖNTEMİ İLE FARKLI ALTLIK SICAKLIĞINDA ELDE EDİLEN SnO 2 ve SnO 2 : F İNCE FİLMLERİN BAZI FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNE, ALTLIK SICAKLIĞININ

FİZ209A OPTİK LABORATUVARI DENEY KILAVUZU

KROMOSFERĠK YARI AKTĠF BĠR BÖLGEDE GÖZLENEN ĠNCE YAPILARDAKĠ PLAZMA HAREKETLERĠ

ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN EDEBĠYAT FAKÜLTESĠ FĠZĠK BÖLÜMÜ

MMM291 MALZEME BİLİMİ

MİKRO ARK OKSİDASYON TEKNİĞİ

Laboratuarımız. Ankara Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Manyetik Malzemeler Araştırma Grubu. Ankara Üniversitesi

KOROZYONUN ÖNEMİ. Korozyon, özellikle metallerde büyük ekonomik kayıplara sebep olur.

fonksiyonunun [-1,1] arasındaki grafiği hesaba katılırsa bulunan sonucun

Türev Uygulamaları ÜNİTE. Amaçlar. İçindekiler. Yazar Prof.Dr. Vakıf CAFEROV

MANOMETRELER 3.1 PİEZOMETRE

Transkript:

ATMALI FİLTRELİ KATODİK VAKUM ARK DEPOLAMA YÖNTEMİYLE ÇİNKO NİTRÜR (Zn 3 N 2 ) ÜRETİMİ VE OPTİKSEL ÖZELLİKLERİ * Production and Optical Properties of Zinc Nitride (Zn 3 N 2 ) By Pulsed Filtered Cathodic Vacuum Arc Deposition System* Zeynep Baz Fizik Anabilim Dalı Ramazan Esen Fizik Anabilim Dalı Öz Bu çalışmada Atmalı Filtreli Katodik Vakum Ark Depolama yöntemi ile Zn 3 N 2 ince filmler oda sıcaklığında cam ve silisyum olmak üzere iki ayrı alt taban üzerine aynı kalınlık farklı basınçlarda ve aynı basınç farklı kalınlıklarda üretildi. Elde edilen filmlerin optik ve yapısal özelliklerinin kalınlık ve basınç değişiminden nasıl etkilendiği araştırıldı. Anahtar Kelimeler : PFCVAD Yöntemi, İnce Film, Zn 3 N 2 Abstract In this work, Zn 3 N 2 thin films were produced on glass and silicon substrates by Pulsed Filtered Cathodic Vacuum Arc Deposition Method at room temperature for the same thickness at different pressure and for different thickness at the same pressure. Furthermore, the influence of thickness and pressure on the optical and structural properties were investigated for the produced Zn 3 N 2 thin films. Key words : PFCVAD Method, Thin Film, Zn 3 N 2 Giriş Yüzyıllar önce soy metallerin ince filmleri cam ve seramik üzerine dekorasyon olarak kullanılmış olması, 1940 lı yıllardan itibaren yarıiletken teknolojisi üzerine olan ilgiyi günümüze kadar devam ettirmiştir. Özellikle son yıllarda teknolojik ve bilimsel araştırmalarda önemli bir yer tutan yarıiletken ince film bilimi bütün dünya çapında temel bir araştırma alanı olarak gelişmiştir. Kalınlığı 1 ile 10 μm arasında değişen kalınlıklardaki filmler için yapı ve işlem teknolojisi çok sayıdaki üretim alanı için önemlidir. Üretim alanları: Isıya dayanıklı malzeme kaplama işlemleri ve korumalı giyimler Malzemelerin ömür süresinin artırılması, atmosfer basıncına ve ısıya karşı malzemelerin korunması Güneş pilleri, optik ve elektronik devreler, bilgisayarlarda hafıza bölümlerin de kullanılır. Yarıiletken ince filmler yapısal mükemmellik derecelerinin azalmasına bağlı olarak üç ana gruba ayrılırlar. Bunlar; Tek katlı (homoepitaksiyel) olarak adlandırılan aynı materyalin tek kristal tabanı üzerine çöktürülen tek kristal filmler 37

Çok katlı (heteroepitaksiyel) olarak adlandırılan farklı materyalin tek kristali üzerine büyütülen tek kristal filmler Cam, kuvars gibi amorf tabanların üzerine çöktürülen polikristal filmlerdir. Çinko nitrür yarıiletken ince filmler reaktif rf magnetron söktürme, metal organik kimyasal buhar depolama, termal buharlaştırma gibi çeşitli yöntemlerle üretilebilir [Pankove,1971]. Bu tezde çinko nitrür ince filmler atmalı filtreli katodik vakum ark depolama yöntemiyle üretilecektir. Katodik plazma ark depolama tekniği fiziksel buhar depolama sistemleri içindeki önemli yöntemlerdendir. Yarıiletken ince filmlerin depolama sistemleri içinde plazma yardımlı atmalı filtreli katodik ark depolama sistemi yeni gelişmekte olup, düşük alt taban sıcaklıklarında iyi tutunmuş yüzey morfolojisi kontrol edilebilen, yüksek yoğunluklu bileşik filmlerin sentezi için uygun bir sistemdir. Çinko nitrür ince filmleri üretmek için aşağıda verilen yöntem kullanılacaktır. Bu işlem için hedef olarak metalik çinko (1 mm çaplı ve saflığı 99.99%) ve azot (saflığı 99.9999%) kullanılacaktır. Filmler ultrasonik temizleyici ile temizlenen cam alt tabanlar üzerine üretilecektir. Azot gaz girişi gaz akış basınç kontrol sistemi ile kontrol edilecek ve azot basıncı 10 4 Torr civarında tutulacaktır. [Şenadım ve ark.,2007] Çinko nitrür örneklerinin yapısal özellikleri, optiksel özellikleri, kalınlıkların basınç değerlerinin değiştirilmesiyle ve farklı sıcaklıklarda tavlanarak optik parametrelerin nasıl değiştiği incelendi. Gelişmeler, katodik arkın uygulamalarının değişik potansiyellerine bakılarak devam etmektedir. Materyal ve Metot PFCVAD sistemi şematik olarak gösterilen silindirik vakum odası paslanmaz çelikten yapılmıştır (486 mm çap ve 385 mm uzunluk) ve turbo moleküler pompa kullanılarak (500 lt s 1 ) taban basıncı 1.3 10 8 Torr a kadar düşürülebilmektedir. Plazma kaynağı katot, anot ve odaklama bobininden oluşan vakum mini tabancadır (RHK Arc-20). Yalıtkan bir seramik ark kaynağının pozitif kutbunun filtre bobini yoluyla bağlandığı katot ve anodu birbirinden ayırır. Ark 24 kv ve 60 μs de oluşturulur ve filtre olarak 90 derece eğimli selonoid bir filtre kullanılır. [Şenadım ve ark.,2007] 38

Şekil 1. PFCVAD sisteminin şematik gösterimi Bulgular ve Tartışma Atmalı Filtreli Katodik Vakum Ark Depolama Yöntemi İle Elde Edilen Çinko Nitrür İnce Filmlerin X-Işınları Çalışmaları Cam alt tabanlar üzerine farklı depolama şartlarında üretilen çinko nitrür yarıiletken ince filmlerin X-ışını kırınım desenleri Rigaku Miniflex marka CuK α radyasyonlu λ=0,154 nm dalga boyuna sahip X-ışını spektrometresi ile ODTÜ Fizik bölümünde ölçülmüştür. Şekil 2. Çinko nitrür ince filmlerin X-ışınları kırınım deseni PFCVAD yöntemiyle üretilen çinko nitrür yarıiletken ince filminin amorf yapıda olduğu görülmüştür. Dikey eksen sayım sayısını, yani difraksiyon sinyal 39

şiddetini göstermektedir ve yatay eksen ise θ saçılma açısı olmak üzere 2θ yı göstermektedir. Şekilde yaklaşık 26,5 de olmak üzere birçok geniş amorf tepe görülmektedir. Bu açılar yardımıyla ve d=λ /2 sinθ ile ifade edilebilen Bragg koşulu kullanılarak, bu tepelerden yaklaşık olarak 3,36 A aralıkla dizilmiş atomların sorumlu olabileceği bulunmuştur. Atmalı Filtreli Katodik Vakum Ark Depolama Yöntemi İle Elde Edilen Çinko Nitrür İnce Filmlerin Optik Özelliklerinin Belirlenmesi Elde edilen çinko nitrür ince filmlerin optik özelliklerini belirlemek için yapılan çalışmada öncelikle oda sıcaklığındaki optik geçirgenlikleri ölçüldü. Bu yapılan ölçümler 190-1100 nm dalga boyu aralığına sahip olan Perkin-Elmer UV/VIS Lamda 2S Spektrometresi ile yapıldı. Ölçümlerde elde edilen optik geçirgenlik değerlerinin alt taban soğurmasından bağımsız olmasını sağlamak için önce sistemin zemin düzeltmesi yapılarak camdan geçen ışınım %100 olarak normalize edildi. Farklı azot basınçlarında ZE1 (6.8x10-4 ), ZE2 (1.1x10-3 ), ZE3 (1.5x10-3 ), ZE4 (1.6x10-3 ), ZE5 (1.9x10-3 ) olarak adlandırılan filmler aynı kalınlıkta (350 nm) elde edilmiştir. Şekil 3. Çinko nitrür yarıiletken ince filmlerin farklı azot basınçlarında geçirgenliğin dalgaboyuna göre değişimi Görünür bölgede filmlerin ortalama geçirgenliği %75 in üzerindedir. Azot basıncının artması ile filmlerin geçirgenliği artmaktadır. 40

Filmlerin soğurma katsayısı % T ln 100 d denkleminden hesaplandı. Burada, αsoğurma katsayısı, %T geçirgenlik ve d filmin kalınlığıdır. Şekil 4 de aynı kalınlık (350nm) farklı basınçlarda üretilen örneklerin soğurma katsayısının enerjiye göre değişimi görülmektedir. Soğurma Katsayısı (cm -1 )x10 3 Şekil 4. Çinko nitrür yarıiletken ince filmlerin farklı azot basınçlarında soğurma katsayısının enerjiye göre değişimi Filmlerin soğurma katsayıları her bir film için incelendiğinde azot basıncının artmasıyla soğurma kenarının arttığı görülmektedir. Aynı kalınlık (350nm) farklı azot basınçlarında elde edilen çinko nitrür 2 nin enerji ye göre değişimi Şekil 5 de yarıiletken ince filmlerinin h görülmektedir. Enerji (ev) 41

(αhν) 2 x10 10 (ev/cm) 2 Enerji (ev) Şekil 5. Çinko nitrür yarıiletken ince filmlerin farklı azot basınçlarında nin enerji ye göre değişimi h Bu eğrilerine çizilen teğetin enerji eksenini kestiği nokta yasak enerji aralığını vermektedir ve bu basınçlarda elde edilen filmlerin yasak enerji aralıkları bu yolla bulunmuştur. Aynı kalınlık (350 nm) farklı basınçlarda üretilen çinko nitrür yarıiletken ince filmlerin ln α ya göre enerjinin değişimi Şekil 6 da görülmektedir. 2 42

ln α (cm -1 ) Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:19-5 11 ZE1 ZE2 ZE3 ZE4 10 ZE5 9 8 1 2 3 4 5 Şekil 6. Çinko nitrür yarıiletken ince filmlerin farklı azot basınçlarında lnα ya göre enerjinin değişimi Bu grafikteki filmlerin eğimlerinden bulunan bant kuyruğu (Urbach Tail) değerleri şu şekilde ; Eğim(θ)= 1 E 0 Enerji (ev) hesaplanabilir. Bu denklemde E 0, Urbach kuyruğu enerji değerini göstermektedir. Urbach tail değeri arttıkça yasak bant aralığına sarkan durum yoğunluğu azalmaktadır. Çizelge 1 de aynı kalınlık (350 nm) farklı basınçlarda üretilen çinko nitrür yarıiletken ince filmlerinin soğurma spektrometrelerinden elde edilen sonuçlar görülmektedir. 43

Geçirgenlik (%T) Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:19-5 Çizelge 1. Aynı kalınlık (350 nm) farklı basınçlarda üretilen çinko nitrür yarıiletken ince filmlerinin optik parametrelerinin değişimi Azot Basıncı (Torr) Enerji Bant aralığı (ev) Bant kenarı keskinliği (10 10 )(ev/cm 2 ) Urbach Kuyruğu E 0 parametresi (ev) 6,8x10-4 2,80 3,32 0,12 1,1x10-3 2,78 2,66 0,98 1,5x10-3 2,75 5,70 1,41 1,6x10-3 3,40 2,40 0,88 1,9x10-3 3,27 0,32 0,87 PFCVAD ile üretilen ZE3 filmi 350 C, 450 C ve 550 C sıcaklıklarında birer saat süreyle atmosfer ortamında tavlandı. 100 80 60 ZE3 ZE3 (350 C) ZE3 (450 C) 40 ZE3 (550 C) 20 0 400 600 800 1000 Dalgaboyu (nm) Şekil 7. Tavlandıktan sonra elde edilen (ZE3) çinko nitrür ince filmlerinin optik geçirgenlik değerlerinin dalga boyuna karşı grafiği 44

Şekilde de görülebileceği gibi tavlanmadan önce elde edilen çinko nitrür ince filmlerinin %T değerleri düşük iken, 350 C, 450 C ve 550 C sıcaklıklarında birer saat tavlanarak elde edilen çinko nitrür ince filmlerinin optik geçirgenlik değerleri arttı. Soğurma Katsayısı (cm -1 )x10 3 Enerji (ev) Şekil 8. Tavlandıktan sonra elde edilen (ZE3) çinko nitrür ince filmlerinin soğurma katsayısının enerjiye göre değişimi Filmlerin soğurma katsayıları elde edildikten sonra yasak enerji aralığı E g yi bulmak için h 2 nin enerjiye göre değişimini gösteren grafikleri çizildi. 45

5 4 ZE3 ZE3 (350 C) ZE3 (450 C) ZE3 (550 C) (αhν) 2 x10 10 (ev/cm) 2 3 2 1 0 1 2 3 4 Enerji (ev) 2 Şekil 9. Tavlandıktan sonra elde edilen (ZE3) çinko nitrür ince filmlerinin h nin enerjiye göre değişimi. Tavlanan filmlerin (350 C, 450 C ve 550 C sıcaklıklarında birer saat tavlanma ile) çinko nitrür ince filmlerinin ln α ya göre enerjinin değişimi Şekil 10 da görülmektedir. Urbach kuyruğu enerji değeri (E 0 ) grafiğin eğiminden hesaplanmıştır. Tavlama ile filmlerin band kuyruğu değerleri de değişmiştir. E 0 üstel kenar bölgesinin eğimini tanımlamaktadır ve eğimin tersi ince filmin bant aralığındaki amorf durumlarla ilgili olarak belirlenmiş durumların genişliği elde edilir. 46

ln α (cm -1 ) Ç.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü Yıl:2008 Cilt:19-5 12 10 8 ZE3 6 ZE3 (350 C) ZE3 (450 C) ZE3 (550 C) 4 1 2 3 4 5 Enerji (ev) Şekil 10. Tavlandıktan sonra elde edilen (ZE3) çinko nitrür ince filmlerinin ln α nın enerjiye göre değişimi SONUÇLAR ve ÖNERİLER Polikristal çinko nitrür filmler Corning 7059 cam alt taban üzerine atmalı filtreli katodik vakum ark depolama yöntemiyle üretildi. Filmler 1x10-3 Torr azot basıncında ve oda sıcaklığında oluşturuldu. Kristallografik yapı x-ışın kırınımı ile çalışıldı. Elde edilen X-ışını kırınımından filmlerin amorf yapıda olduğu gözlenmiştir. Düzlemler arası uzaklık Bragg yansıma koşulu kullanılarak 3,36 A o bulundu. Çinko nitrür filmlerin çalışma basıncına göre optik özelliklerinin değiştiği, basınç arttıkça daha iyi filmlerin oluştuğu gözlenmiştir. Bu sonucu yüksek basınçta daha fazla çarpışma nedeniyle oluşum hızının azalmasına ve daha az kusur içeren filmler oluşmasıyla gerçekleştiğini önermekteyiz. Bu sonuç çinko oksit verileriyle de uyum göstermektedir. Tavlama ile filmlerde dramatik değişiklikler gerçekleşmektedir. 350 ve 450 0 C sıcaklıklarda filmin geçirgenliği ve bant kenarı keskinliği başlangıçtaki film değerleriyle karşılaştırılamayacak kadar iyileşmektedir. 550 0 C de ise azotun filmden uçmasıyla mikroboşluklar oluşmakta ve film özellikleri bozulmaktadır. Önceki çalışmalarda da oksitlenmesini 400 0 C ta gerçekleştiği belirlenmiştir. Bu sıcaklıktan sonra filmi oksit olarak görmek gerekmektedir. 300-450 0 C derece 47

arasında filmde mutlaka oksitlenme (az miktarda da olsa) görülmektedir. Plazma sisteminden çıkan filmler çinkoca zengin ve bileşik yapmaya yatkın aktif filmlerdir. Bu aradaki filmleri stokiyometrik değil, karışım filmler olarak Zn x N y O z olarak alınmalıdır. Yukarıdaki sonuçlardan atmalı filtreli katodik vakum ark depolama yöntemiyle üretilen çinko nitrür filmlerin tavlamayla daha iyi optiksel özelliklere sahip olduğu gözlenmiştir. Kaynaklar PANKOVE, J. I., 1971. Optical Process in Semiconductors. Dover Publications, Inc.New York, 422s. ŞENADIM, E., KAVAK, H., ESEN, R., 2007, Structural and optical properties of zinc nitride films prepared by pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition, 2007, Chın.Phys.Lett., Vol.24, No.12 (2007) 3477. 48