SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DERGİSİ

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

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

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

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

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

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

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

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

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

NANO KURġUN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU

ÖZET

İki Aşamalı Süreç Tekniği ile Hazırlanan İnce Film CuInSe 2 Yarıiletkenlerin Kristal Yapısı

KOBALT KATKILI ZnO İNCE FİLMLERİN OPTİK ÖZELLİKLERİ. OPTICAL PROPERTIES OF Co DOPED ZnO THIN FILMS

Doç. Dr. Ferhat ASLAN -*- ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ -* ÖZGEÇMİŞ

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

In 2 S 3, CdS ve In 1-x Cd x S YARIİLETKEN İNCE FİLMLERİNİN SILAR METODU İLE BÜYÜTÜLMESİ ve KARAKTERİZASYONU

La katkılı ZnS kuantum noktalarının SILAR yöntemi ile sentezlenmesi ve onların özelliklerinin incelenmesi

Kimyasal Depolama Yöntemiyle Elde Edilen CdSe Filmlerinin Elektriksel Karakteristikleri

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

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

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

ÖZGEÇMİŞ Tezsiz Yüksek Lisans, Eğitim Fakültesi, Fizik Öğretmenliği, Ankara Üniversitesi

Amorf ve Nanoyapılı Yeni Bir Ni 3 (OH) 2 V 2 O 7.3H 2 O Bileşiğinin Sentezi ve Yapısal Karakterizasyonu

SILAR yöntemi ile üretilen CuO filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özelliklerine ikili katkılamanın (Zn, Li) etkisi

ELEKTROLİTİK TOZ ÜRETİM TEKNİKLERİ. Prof.Dr.Muzaffer ZEREN

GÜNEŞ PİLİ UYGULAMALARI İÇİN CdTe YARIİLETKEN İNCE FİLMLERİN ELEKTRODEPOZİSYON YÖNTEMİYLE ÜRETİLMESİ

Sb 2 Te 3 ve Bi 2 Te 3 İÇERİKLİ YARI İLETKEN ALAŞIMLARIN ÜRETİMİ ve TERMOELEKTRİK, YAPISAL, MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET

İki boyutlu (2D) Bal peteği şeklinde kristal kafes. Grafitik malzemelerin temel yapıtaşıdır.

TARAMA ELEKTRON MİKROSKOBU SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ FİZİK ANABİLİM DALI

KİMYASAL BUHAR YÖNTEMİYLE MoS 2(1-x) -Se 2x ALAŞIMINDAN NANOBOYUTTA İNCE FİLM ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Yrd. Doç. Dr. Ferhat ASLAN -*- ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ -* ÖZGEÇMİŞ

ÖZGEÇMİŞ. Yabancı Dil Seviye Sınav-Alınan Yıl Puan İngilizce İleri e-yds ,00

KOROZYON. Teorik Bilgi

ÇİNKO OKSİT NANOPARTİKÜLLERİ SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU. Emre ÖZBAY, 1 Handan GÜLCE

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

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

MEMM4043 metallerin yeniden kazanımı

Farklı Karıştırma Teknikleri ve Başlangıç Maddelerinden Sentezlenmiş Hidroksiapatit Tozunun Özelliklerinin İncelenmesi

DÜŞÜK SICAKLIKTA BERRAK ÇÖZELTİLERDEN MFI TİPİ TOZ ZEOLİT SENTEZİ

Ferromanyetik Süperörgüler

FARKLI MOLARİTELİ ZnO İNCE FİLMLERİN OPTİK ÖZELLİKLERİ

Bükülmüş Grafenin Elektronik Özellikleri. Electronic Properties of Buckled Graphene

Paslanmaz Çelik Gövde. Yalıtım Sargısı. Katalizör Yüzey Tabakası. Egzoz Emisyonları: Su Karbondioksit Azot

Bölüm 4: X-IŞINLARI DİFRAKSİYONU İLE KANTİTATİF ANALİZ

OPTİK MALZEMELER ARAŞTIRMA GRUBU. Metal Oksit Nano Parçacıkların 3. dereceden Doğrusal Olmayan Optik Özellikleri. Tuğçe YİĞİT

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

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

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ MALZEME LABORATUARI II DERSİ AKIMLI VE AKIMSIZ KAPLAMALAR DENEY FÖYÜ

INVESTİGATİON OF PHASE TRANSFORMATION İN AN Fe- Mn-Cr

GAZ KARIŞIMLARININ İYON NİTRÜRLEME ÜZERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI (THE INVESTIGATION OF THE EFFECT OF GAS MIXTURES ON ION NITRIDING)

Kil Nedir? Kristal yapıları birbirinden farklı birkaç mineralin oluşturduğu bir karışımın genel ismidir

In Katkılı CdS Filmlerinin Optik, Elektrik ve Yüzey Özelliklerinin İncelenmesi

Mg Eş-Katkılı Zn0.95Li0.05O Nanoparçacıkların Sentezi ve Karakterizasyonu

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

ZnO ince filmlerin optik ve yapısal özelliklerine ısıl işlem sıcaklığının etkisi

ÖNFORMÜLASYON 5. hafta

YMN47 SAF VE BENTONİT BAĞLAYICILI ZEOLİT A ÇUBUKLARIN HAZIRLANMASI VE MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

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

FOSFİN METAL KOMPLEKSLERİNİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ * The Physical Properties Of Phosphine Metal Complexes *

DOÇ.DR. İSMAİL KARAKURT Işık Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü

Bünyamin Şahin ve Sedat Ağan

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

BÖLÜM. Elektrotlar ve Elektrokimyasal Hücreler 1. ÜNİTE İÇERİK Elektrot ve Elektrolit Yarı Hücre ve Hücre

Faz ( denge) diyagramları

Nanomalzemelerin Karakterizasyonu. Yapısal Karakterizasyon Kimyasal Karakterizasyon

Polianilin (PANi) ve PANi Metal (Cu, Ni) Kompozitlerinin Bakır Üzerine Elektrokimyasal Sentezi ve Antikorozif Özelliklerinin İncelenmesi

ALUMİNA DESTEKLİ MFI TİPİ ZEOLİT MEMBRANLARIN TEK GAZ GEÇİRGENLİK ÖLÇÜMÜYLE KARAKTERİZASYONU

ZİRKONYUM TUNGSTAT (ZrW 2 O 8 ) ÖNCÜLLERİNİN ÇÖZ-PEL YÖNTEMİ İLE DÜŞÜK SICAKLIK VE YAŞLANDIRMA SÜRELERİNDE ELDE EDİLMESİ

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

1 BEÜ./ÖĞR.İŞL FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ FİZİK BÖLÜMÜ BÖLÜM KODU : 3111 HAZIRLIK SINIFI

Mg Katkılı ZnO Filmlerinin Üretimi ve Karakterizasyonu

2017 YILI GÜNCEL ANALİZ ÜCRETLERİ

KARBON AEROJEL ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

The Investigation of Structural and Surface Properties of SnO 2 :Li Films Produced by Ultrasonic Spray Pyrolysis Technique

Doç. Dr. Ferhat ASLAN -*- ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ -* ÖZGEÇMİŞ

HİDROKSİAPATİT NANOPARÇACIKLARININ SENTEZİ

Öğretim Üyeleri İçin Ön Söz Öğrenciler İçin Ön Söz Teşekkürler Yazar Hakkında Çevirenler Çeviri Editöründen

Dr. Mustafa ERKOVAN. Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümü Gebze Yüksek Tek. Enst. Fizik Bölümü Ocak Kasım 2010

Molarite Effects on the Structural and Optical Properties of CdCr2S4 Thin Films

GÜNEŞ PİLLERİ (FOTOVOLTAİK PİLLER) I. BÖLÜM

Katılar & Kristal Yapı

Mikroemülsiyon Sistem Parametrelerinin Nano Boyutta TiO 2 Üretimine Etkileri

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi/ Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 17 (1):6-12, 2012

Akımsız Nikel. Çözeltideki tuzları kullanarak herhangi bir elektrik akım kaynağı kullanılmadan nikel alaşımı kaplayabilen bir prosestir"

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Alüminyum Test Eğitim ve Araştırma Merkezi. Mart 2017

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Titanyum dioksit katkılı niobyum pentoksit filmlerin optik, yapısal ve elektrokromik özellikleri

Prof. Dr. AYTUNÇ ATEŞ

Nanolif Üretimi ve Uygulamaları

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl

10. HAFTA PARTİKÜL BÜYÜKLÜĞÜ TAYİN YÖNTEMLERİ

Bor Karbür Üretimi ve Karakterizasyonu

ALUMİNYUMUN YÜZEYİNDEKİ OKSİT TABAKASININ SÜLFÜRİK ASİT ANODIZING YÖNTEMİYLE GELİŞTİRİLMESİ*

S. SÖNMEZ a, F.M. EMEN b, A. EGE c, E. EKDAL d, K. OCAKOĞLU e, T. KARALI d, N. KÜLCÜ a

PV PANELLERİN YAPISI VE PANELLERDEN ELEKTRİK ÜRETİMİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ

YMN59 YAKIT HÜCRELERİ İÇİN NANO BOYUTTA YİTRİYUM OKSİT STABİLİZE ZrO 2 (YSZ) ELEKTROLİT HAZIRLAMA YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu

Co Katkılı ZnO İnce Filmlerinin Üretimi ve Karakterizasyonu

Transkript:

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DERGİSİ SAKARYA UNIVERSITY JOURNAL OF SCIENCE e-issn: 2147-835X Dergi sayfası: http://dergipark.gov.tr/saufenbilder Geliş/Received 02.02.2016 Kabul/Accepted 21.03.2017 Doi 10.16984/saufenbilder.289305 SILAR yöntemiyle elde edilen Cu2SnS3 ince filmlerin yapısal ve optik özellikleri Aykut Astam 1* ÖZ Cu 2SnS 3 ince filmler, cam altlıklar üzerine SILAR yöntemi kullanılarak, oda sıcaklığında elde edilen filmlerin 350 C de 1 saat süre ile sülfür atmosferinde tavlanması neticesinde büyütüldü. Filmlerin, tavlama öncesi ve sonrası, X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji ayırımlı X-ışını analizi (EDAX) ve optik soğurma ölçümleri kullanılarak incelendi. XRD sonuçları, tavlama işleminin filmlerin kristal yapısını amorfdan polikristale dönüştürdüğünü gösterdi. SEM görüntülerinden tavlamayla filmlerin yüzey morfolojisinin değiştiği, EDAX sonuçlarından ise filmlerde tavlama işlemi öncesi ve sonrası bakır fazlalığının olduğu belirlendi. Yapılan optik soğurma ölçümlerinden filmlerin direk yasak enerji aralığının tavlamayla, 1.27 ev değerinden 1.21 ev değerine azaldığı gözlendi. Anahtar Kelimeler: Cu 2SnS 3, SILAR, ince film Structural and optical properties of Cu2SnS3 thin films obtained by SILAR method ABSTRACT Cu 2SnS 3 thin films were obtained by annealing of SILAR deposited films at 350 C for 1 hour in sulphur atmosphere. The structural and optical properties of the films were investigated using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDAX) and optical absorption measurements, before and after annealing. The XRD results showed that the annealing process transformed the crystal structure of the films from amorphous to polycrystalline. SEM images revealed that the surface morphology of films was changed after annealing while EDAX analysis showed that the films were excess in copper concentration before and after annealing. Optical absorption measurements confirmed that the direct band gap of films decreased from 1.27 ev to 1.21 ev with annealing. Keywords: Cu 2SnS 3, SILAR, thin film * Sorumlu Yazar / Corresponding Author 1 Erzincan Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, ERZİNCAN - aykutastam@gmail.com

1. GİRİŞ (INTRODUCTION) I-IV-VI grup yarıiletkenlerden olan üçlü Cu-Sn-S(Se) sistemleri, sahip oldukları optik, termal, elektriksel ve mekanik özelliklerden dolayı birçok araştırmacının ilgisini çekmektedir [1-2]. Bu grup içerisinde yer alan ve p-tipi bir bileşik yarıiletken olan Cu 2SnS 3, güneş pilleri için uygun yasak enerji aralığına (0.93 1.51eV) ve yüksek soğurma katsayısına ( 10 4 cm -1 ) sahip olması nedeniyle, güneş enerjisi dönüşüm sistemleri uygulamaları için önemli malzemelerden birisidir [3-6]. Bunun yanı sıra Cu 2SnS 3, bileşiminde yer alan elementlerin yerkabuğunda bol miktarda bulunması ve toksik özellik göstermemesi nedeniyle de dikkat çekmektedir. Ayrıca Cu 2SnS 3 oda sıcaklığında sahip olduğu iletkenlik (3.43 S/cm) ve kristal yapısından dolayı lityum-iyon piller için de umut verici malzemelerden birisidir [1,7]. Şimdiye kadar yapılan çalışmalarda Cu 2SnS 3 ince filmler; buharlaştırma [8], magnetron saçtırma [9-10], sol jel [5], püskürtme [11] ve sıralı iyonik tabaka adsorpsiyonu ve reaksiyonu (SILAR) [4,12] gibi çeşitli fiziksel ve kimyasal ince film büyütme yöntemleri kullanılarak üretilmiştir. Bu yöntemler arasında SILAR, ucuz, basit, kolay uygulanabilen, vakum gerektirmeyen bir yöntem olması ve büyütme parametrelerinin kolay kontrol edilebilmesi gibi birtakım avantajları nedeniyle öne çıkmaktadır. Literatürde kimyasal banyo biriktirme yönteminin modifiye edilmiş hali olarak da bilinen ve bir tabaka tabaka ince film büyütme yöntemi olan SILAR, ilk defa 1985 yılında bildirilmiştir [13]. Bu yöntemde ince film büyütme işlemi, altlık malzeme yüzeyinde ardışık reaksiyonlar meydana getirmek suretiyle gerçekleştirilir. Uygun şekilde temizlenen altlık malzeme, katyonik ve anyonik öncül çözeltiler içerisine ayrı ayrı daldırılır. Her bir daldırma işlemi sonrası altlık malzeme, yüzeye zayıf bağlı ve reaksiyona girmeyen iyonların uzaklaştırılması için, ultra saf su içerisinde bir süre çalkalanır. Bu adımlar bir SILAR döngüsü diye adlandırılır. İstenilen kalınlığa sahip filmler, döngü sayısı değiştirilerek elde edilebilir. SILAR yönteminde katyonik ve anyonik öncül çözeltilerin ayrı ayrı kaplarda bulunması; hem altlık malzeme yüzeyi dışında reaksiyonun meydana gelmesini engellerken, hem de katyonik ve anyonik öncül çözeltiler için konsantrasyon, ph, sıcaklık, adsorpsiyon ve reaksiyon süreleri gibi büyütme parametrelerinin ayrı ayrı kontrol edilebilmesine olanak sağlar [4,14-16]. Bu çalışmada polikristal yapıda Cu 2SnS 3 ince filmler, cam altlıklar üzerine SILAR yöntemi kullanılarak oda sıcaklığında büyütülen filmlerin 350 C de 1 saat süre ile sülfür atmosferinde tavlanması neticesinde elde edildi. Filmlerin kristal yapısı, yüzey özellikleri, kompozisyonu ve yasak enerji aralığı tavlama işlemi öncesi ve sonrası incelendi. 2. DENEY (EXPERIMENT) Cu 2SnS 3 ince filmleri SILAR yöntemiyle elde etmek için bakır sülfat (CuSO 4.5H 2O), kalay sülfat (SnSO 4), sodyum sülfür (Na 2S.9H 2O) ve tartarik asit kullanıldı. Katyonik öncül çözelti; 50ml, 0.05M CuSO 4.5H 2O ve 50ml 0.1M SnSO 4 çözeltileri karıştırılmak suretiyle hazırlandı. Çözeltideki Sn 2+ iyonlarının hidrolizini önlemek için çözeltiye tartarik asit eklendi ve yaklaşık 1,6 ph değerinde berrak bir çözelti elde edildi. 100ml, 0.05M Na 2S.9H 2O çözeltisi ise anyonik öncül çözelti olarak kullanıldı (ph~12). Çözeltilerin tamamı ultra saf su (18 MΩcm) kullanılarak hazırlandı. Büyütme işlemi öncesi yaklaşık boyutları 2cm 1cm olan cam altlıklar sırayla aseton, 1:1 etanol-su karşımı ve ultra saf su içerisinde 15 er dakika ultrasonik olarak temizlendi ve azot atmosferinde kurutuldu. Büyütme işlemi 100ml kapasiteli cam beherler kullanılarak gerçekleştirildi. Cu 2SnS 3 ince filmleri SILAR yöntemiyle elde etmek için şu dört adım izlendi: Altlık malzeme ilk olarak katyonik öncül çözelti içerisine daldırıldı ve 25s süreyle bu çözeltide bekletildi. Bu sayede çözelti içerisindeki bakır ve kalay iyonlarının altlık yüzeyine tutunmaları sağlandı. Sonra altlık malzeme, zayıf bağlı iyonların yüzeyden uzaklaştırılması için ultra saf su içerinde 50s süreyle çalkalandı. Daha sonra altlık malzeme anyonik öncül çözelti içerisine daldırıldı ve 25s süreyle bu çözeltide bekletildi. Burada, çözelti içerisindeki sülfür iyonlarının daha önceden yüzeye tutunmuş olan bakır ve kalay iyonları ile reaksiyona girmeleri sağlandı. Son olarak altlık malzeme, reaksiyona girmeyen ve zayıf bağlı iyonların yüzeyden uzaklaştırılması için ultra saf su içerinde 50s süreyle tekrar çalkalandı. Yukarıda anlatılan dört adım bir SILAR döngüsünü meydana getirdi. Bu şekildeki SILAR döngüsü 80 defa tekrar edilmek suretiyle altlık yüzeyinde koyu kahverengi renkte ve yaklaşık homojen filmler elde edildi. Büyütülen filmler ultra saf su içerisinde yıkandı ve azot atmosferinde kurutuldu. Tur sayısının 80 i aşması durumunda tortu oluşumu ve filmlerin yer yer altlık malzeme yüzeyinden dökülmeye başladığı gözlendi. Filmlerin kalınlığı kütle farkı yöntemi kullanılarak hesaplandı. Elde edilen sonuçlar, 80 SILAR döngüsü neticesinde filmlerin kalınlığının yaklaşık 1.1 μm ve tur başına ortalama büyüme miktarının ise yaklaşık 13.75 nm olduğunu gösterdi. Büyütülen filmler, tüp fırın Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 21, no. 3: pp. 505-510, 2017 506

kullanılarak ve tavlama esnasında meydana gelebilecek sülfür kaybını önlemek için sülfür atmosferinde, 350 C de, 1 saat süreyle tavlandı. Üretilen filmlerin ni belirlemek için tavlama öncesi ve sonrası birtakım karakterizasyon işlemleri gerçekleştirildi. Filmlerin kristal yapısı PANalytical Empyrean X-ışını difraksiyon cihazı (XRD) kullanılarak, 2θ=20 90 aralığında incelendi. Filmlerin yüzey özellikleri ve elementel kompozisyonu FEI Quanta FEG 450 taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve buna bağlı enerji ayrımlı X-ışını analiz cihazı (EDAX) yardımıyla belirlendi. Optik soğurma ölçümleri için Shimadzu UV-3600 UV-vis-NIR spektrometre kullanıldı. Soğurma ölçümleri oda sıcaklığında ve 700 1400 nm dalga boyu aralığında gerçekleştirildi. 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA (RESULTS AND DISCUSSION) SILAR yöntemi kullanılarak üretilen Cu 2SnS 3 ince filmlerden tavlama öncesi ve tavlama sonrası elde edilen XRD desenleri, kübik yapıya sahip Cu 2SnS 3 ün standart deseni ile birlikte Şekil 1 de verilmektedir. Şekilden de açıkça görüleceği üzere, tavlama işlemi öncesi elde edilen XRD deseninde belirgin bir pik bulunmamaktadır. Bu durum tavlama öncesi filmlerin amorf bir yapıya sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Tavlama işlemi sonrası elde edilen XRD deseninde gözlenen pikler ise tavlamayla birlikte filmlerin kristal yapısının amorfdan polikristale dönüştüğünü göstermektedir. Gözlenen pikler, kübik yapıya sahip Cu 2SnS 3 ün standart deseni ile uyumludur (JCPDS No.: 89-2877). Tavlama sonrası elde edilen XRD deseninden, polikristal Cu 2SnS 3 ince filmlerin örgü parametresi a=3,36å olarak hesaplandı. Bu değer kübik Cu 2SnS 3 için verilen standart örgü parametresi değerine (a=3,43å) yakındır. Bunun yanı sıra, bu XRD deseninde 2θ=46.65 de gözlenen ve ( ) simgesi ile işaretlenen zayıf pik, tavlama sonrasında az bir miktar Cu 2S ikincil fazının da oluştuğunu göstermektedir (JCPDS No.: 26-1116). Hem tavlama öncesi hem de tavlama sonrası elde edilen XRD desenlerinde 2θ=20-35 aralığında gözlenen hörgüç, cam altlık malzemeden kaynaklanmaktadır. Şekil 1 Cu 2SnS 3 ince filmlerin tavlama öncesi ve sonrası XRD desenleri (XRD patterns of Cu 2SnS 3 thin films before and after annealing) Tavlama sonrası elde edilen polikristal Cu 2SnS 3 ince filmlerin ortalama tanecik boyutu Scherer bağıntısı yardımıyla hesaplandı. Scherer bağıntısı; D = 0,9λ βcosθ (1) ifadesi ile verilmektedir [17]. Burada λ kullanılan X- ışınının dalda boyu, β yarı maksimumdaki pik genişliği, θ ise ilgili pike ait Bragg açısıdır. Yapılan hesaplamalardan, tavlama sonrası Cu 2SnS 3 ince filmlerin ortalama tanecik boyutunun 10.2 nm olduğu belirlendi. Bu çalışmada SILAR yöntemiyle elde edilen Cu 2SnS 3 ince filmlerin yüzey özellikleri SEM ölçümleri kullanılarak incelendi. Tavama işlemi öncesi ve sonrası elde edilen SEM görüntüleri Şekil 2 (a-b) de verilmektedir. Bu SEM görüntülerinden, hem tavlama işlemi öncesi, hem de sonrası altlık yüzeyinin herhangi bir boşluk ya da çatlak bulunmayacak bir şekilde yoğun olarak kaplandığı ayrıca tavlama sonrasında filmlerin yüzey morfolojisinde değişim meydana geldiği açıkça görülebilir. Tavlama öncesi filmler, kısa çubuk benzeri yapılardan meydana gelirken, tavlama sonrası yüzey üzerinde düzlemsel birtakım yapılar da ortaya çıkmaktadır. Bunun dışında hem tavlama öncesi hem de tavlama sonrası film yüzeylerinin pürüzlü olduğu ve yer yer küçük taneciklerin bir araya gelmesi ile oluşmuş topaklanmaların bulunduğu görülmektedir. Bu topaklanmalar küçük tanecik boyutu ve yüksek yüzey enerjisinden kaynaklanmaktadır [18]. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 21, no. 3: pp. 505-510, 2017 507

Şekil 3 Cu 2SnS 3 ince filmlerin tavlama öncesi ve sonrası EDAX desenleri (EDAX patterns of Cu 2SnS 3 thin films before and after annealing) Şekil 2 Cu 2SnS 3 ince filmlerin tavlama öncesi (a) ve sonrası (b) SEM görüntüleri (SEM images of Cu 2SnS 3 thin films before (a) and after (b) annealing) Cu 2SnS 3 ince filmlerin elementel kompozisyonu tavlama işlemi öncesi ve sonrası gerçekleştirilen EDAX analizleri yardımıyla incelendi ve elde edilen desenler Şekil 3 de gösterildi. Hem tavlama öncesi hem de tavlama sonrası elde edilen EDAX desenlerinde gözlenen Cu, Sn ve S elementlerine ait pikler bu elementlerin filmlerde bulunduğunu göstermektedir. Ayrıca her iki desende gözlenen Si ve O pikleri cam altlık malzemeden kaynaklanmaktadır. Cu 2SnS 3 ince filmlerin elementel analizi yalnızca Cu, Sn ve S elementlerine ait pikler dikkate alınarak yapıldı ve elde edilen sonuçlar Tablo 1 de gösterildi. Tabloya göre SILAR yöntemi kullanılarak üretilen Cu 2SnS 3 ince filmlerde hem tavlama işlemi öncesi hem de tavlama sonrası bakır fazlalığının bulunduğu, ayrıca tavlayla birlikte yapıdaki kalay ve sülfür oranlarının da bir miktar azaldığı söylenebilir. Tavlamadan sonra elde edilen XRD deseninde Cu 2S ikincil fazına ait pike rastlanması, yapıda bulunan bu bakır fazlalığına bağlanabilir [10]. Tablo 1. Cu 2SnS 3 ince filmlerin tavlama öncesi ve sonrası elementel kompozisyonu (Elemental compositions of Cu 2SnS 3 thin films before and after annealing) Örnek Tavlama Öncesi Tavlama Sonrası Cu (at.%) Sn (at.%) S (at.%) Cu/ Sn S/ (Cu+Sn) 35.42 11.46 53.12 3.09 1.13 36.85 11.10 52.05 3.32 1.09 Malzemelerin soğurma katsayıları (α) ile yasak enerji aralıkları (E g) arasındaki ilişki; α = A(hν E g) n hν (2) eşitliği ile verilir [19]. Burada hν foton enerjisi, A ise bağımsız bir sabittir. n'nin değeri direkt geçişleri için ½ dir. Bu ifadeye göre, malzemelerin direk yasak enerji aralığı, (αhν) 2 hν grafiğindeki lineer bölgenin α=0 da x- eksenine extrapole edilmesi ile bulunabilir. Cu 2SnS 3 ince filmler için, tavlama öncesi ve sonrası, gerçekleştirilen optik soğurma ölçümleri kullanılarak çizilen (αhν) 2 hν grafikleri Şekil 4 de verilmektedir. Bu grafiklere göre Cu 2SnS 3 ince filmlerin direk yasak enerji aralığı tavlamayla birlikte 1.27 ev değerinden 1.21 ev değerine azalmaktadır. Yasak enerji aralığındaki bu azalma XRD desenlerinden de açıkça görülebilen, kristal yapıdaki iyileşmeye bağlanabilir. Bununla birlikte, elde edilen 1.21 ev değeri kübik yapıya sahip Cu 2SnS 3 ince filmler için daha önce yapılan çalışmalarda elde edilen değerden (~0.98 ev) biraz büyüktür [9,10]. Bu durumun, yapıda bulunan bakır miktarının fazlalığından ve dolaysıyla Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 21, no. 3: pp. 505-510, 2017 508

ortaya çıkan Cu 2S ikincil fazının varlığından kaynaklandığı düşünülebilir [4,12]. Şekil 4 Cu 2SnS 3 ince filmlerin tavlama öncesi ve sonrası (αhν) 2 hν grafikleri (Plots of (αhν) 2 hν of Cu 2SnS 3 thin films before and after annealing) 4. SONUÇ (CONCLUSION) Bu çalışmada polikristal Cu 2SnS 3 ince filmler, cam altlıklar üzerine basit ve ucuz SILAR yöntemi kullanılarak oda sıcaklığında büyütülen filmlerin 350 C de 1 saat süre ile sülfür atmosferinde tavlanması sonucunda elde edildi ve filmlerin birtakım yapısal ve optik özellikleri tavlama işlemi ve sonrası incelendi. XRD sonuçları filmlerin kristal yapısının tavlamayla birlikte amorfdan polikristale dönüştüğünü ve az bir miktar Cu 2S ikincil fazının oluştuğunu gösterdi. SEM görüntüleri tavlama işleminin filmlerin yüzey morfolojisinde bir değişim meydana getirdiğini, EDAX ölçümleri ise yapıda bakır fazlalığının bulunduğunu ve ayrıca tavlamayla kalay ve sülfür oranlarında da bir miktar azalma olduğunu ortaya koydu. Oda sıcaklığında gerçekleştirilen optik soğurma ölçümlerinden, Cu 2SnS 3 ince filmler direk yasak enerji aralığının tavlamayla birlikte 1.27 ev değerinden 1.21 ev değerine azaldığı belirlendi. KAYNAKÇA (REFERENCES) [1] C. Wu, Z. Hu, C. Wang, H. Sheng, J. Yang ve Y. Xie, "Hexagonal Cu 2SnS 3 with metallic character: Another category of conducting sulfides," Applied Physics Letters, cilt 91, pp. 143104, 2007. [2] X. Chen, X. Wang, C. An, J. Liu ve Y. Qian, "Preparation and characterization of ternary Cu- Sn-E (E=S, Se) semiconductor nanocrystallties via a solvothermal element reaction route," Journal of Crystal Growth, cilt 256, pp. 368 376, 2003. [3] S. A. Vanalakar, G. L. Agawane, A. S. Kamble, C. W. Hong, P. S. Patil ve J. H. Kim, "Fabrication of Cu 2SnS 3 thin film solar cells using pulsed laser deposition technique," Solar Energy Materials Solar Cells, cilt 138, pp. 1 8, 2015. [4] S. Kahraman, S. Çetinkaya, H. M. Çakmak, H. A. Çetinkara ve H. S. Güder, "Cu 2SnS 3 absorber thin films prepared via successive ionic layer adsorption and reaction method," International Journal of Materials Research, cilt 104, pp. 1020 1027, 2013. [5] S. Dias, B. Murali ve S. B. Krupanidhi, "Solution processible Cu 2SnS 3 thin films for cost effective photovoltaics: Characterization," Materials Chemistry and Physics, cilt 167, pp. 309 314, 2015. [6] A. C. Lokhande, R. B. V. Chalapathy, M. He, E. Jo, M. Gang, S. A. Pawar, C. D. Lokhande ve J. H. Kim, "Development of Cu 2SnS 3 (CTS) thin film solar cells by physical techniques: A status review," Solar Energy Materials Solar Cells, cilt 153, pp. 84 107, 2016. [7] B. Qu, M. Zhang, D. Lei, Y. Zeng, Y. Chen, L. Chen, Q. Li, Y. Wang ve T. Wang, "Facile solvothermal synthesis of mesoporous Cu 2SnS 3 spheres and their application in lithium-ion batteries," Nanoscale, cilt 3, pp. 3646 3651, 2011. [8] N. Aihara, H. Araki, A. Takeuchi, K. Jimbo ve H. Katagiri, "Fabrication of Cu 2SnS 3 thin films by sulfurization of evaporated Cu-Sn precursors for solar cells," Physica Status Solidi C, cilt 10, pp. 1086 1092, 2013. [9] Y. Dong, J. He, X. Li, W. Zhou, Y. Chen, L. Sun, P. Yang ve J. Chu, "Synthesis and optimized sulfurization time of Cu 2SnS 3 thin films obtained from stacked metallic precursors for solar cell application," Materials Letters, cilt 160, pp. 468 471, 2015. [10] P. A. Fernandes, P. M. P. Salome ve A. F. da Cunha, "A study of ternary Cu 2SnS 3 and Cu 3SnS 4 thin films prepared by sulfurizing stacked metal Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 21, no. 3: pp. 505-510, 2017 509

precursors," Journal of Physics D: Applied Physics, cilt 43, pp. 215403, 2010. [11] M. Bouaziz, M. Amlouk ve S. Belgacem, Structural and optical properties of Cu 2SnS 3 sprayed thin films," Thin Solid Films, cilt 517, pp. 2527 2530, 2009. [12] H. Guan, H. Shen, C. Gao ve X. He, "Structural and optical properties of Cu 2SnS 3 and Cu 3SnS 4 thin films by successive ionic layer adsorption and reaction," Journal of Materials Science: Materials in Electronics, cilt 24, pp. 1490 1494, 2013. [13] Y. F. Nicolau, "Solution deposition of thin solid compound films by a successive ionic-layer adsorption and reaction process," Applications of Surface Science, cilt 22/23, pp. 1061 1074, 1985. [14] H. M. Pathan ve C. D. Lokhande, "Deposition of metal chalcogenide thin films by successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method," Bulletin of Materials Science, cilt 27, pp. 85 111, 2004. [15] E. Yücel, Y. Yücel ve M. Durak, "Process optimization for window material CdS thin films grown by a successive ionic layer adsorption and reaction method using response surface methodology," Journal of Alloys and Compounds, cilt 664, pp. 530 537, 2016. [16] R. Aydın, B. Şahin ve F. Bayansal "SILAR yöntemi ile üretilen CuO filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özelliklerine ikili katkılamanın (Zn, Li) etkisi," Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt 20, pp. 481 487, 2016. [17] C. Barret ve T. B. Massalski, Structure of Metals, Pergamon, Oxford, 1980. [18] B. Li, Y. Xie, J. Huang ve Y. Qian, "Solvothermal synthesis to Cu 2SnSe 4 nanocrystals at low temperature," Solid State Ionics, cilt 126, pp. 359 362, 1999. [19] J. I. Pankove, Optical Processes in Semiconductors, Dover Publications, New York, 1971. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 21, no. 3: pp. 505-510, 2017 510