İki boyutlu TIGaSe2 ve TIInS2 katkılı ince film fotodiyotların üretilmesi ve incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, bir yüzeyi parlatılmış n-tipi Si yarıiletken üstüne farklı rpm hızlarında ve farklı ultrasonik etki süreleri kapsamında sırasıyla PVP, PVP+TlInS2, PVP+TlGaSe2 solüsyonları ile ince filmler kaplanmıştır. Katkılanan PVP+TlInS2 ve TlGaSe2 çözeltisi dönel kaplama tekniği ile Si alt taş üzerine ince filmler kaplanmıştır. Sadece PVP kaplama referans alınabilmesi için kaplanmıştır. Elde edilen ince filmlerin üzerine noktasal kontak alınarak iki boyutlu malzeme katkılı fotodiyotlar üretilmiştir. Üretilen fotodiyotların özdirenç ve XRD analizleri yapıldıktan sonra farklı ışık şiddetleri altında elektriksel ve optiksel karakteristikleri incelenmiştir. Deneysel sonuçlara göre, hem daha ince bir film kaplamak için hem de mobilite ve özdirenç için, en uygun rpm değerinin 2500 olmasına karar verildi ve elektriksel karakteristikler için yapılacak ölçümlerde örnek numuneler bu hızda kaplandı. Özdirenç değerlerinin ölçümünde 2 saat sonikasyon işlemine maruz kalan numunelerin 1 saat sonikasyon işlemine maruz kalanlardan özdirenci daha yüksek olarak gözlemlenmiştir, ayrıca RPM değeri arttıkça kalınlık azalacağı için her numunelerde özdirenç azalmıştır. İki yarı iletken numuneleri birbiri ile karşılaştırıldığında PVP+TlInS2 ‘nin PVP+TlGaSe2 ‘den özdirenç değerinin daha fazla olduğu gözlemlenmektedir. XRD analiz sonuçlarında ise her numuneler için 1 saat sonikasyon işlemine maruz kalmış numuneler katkılanan malzemenin yapısal özelliklerini barındırmadığı için 1 saat sonikasyon işlemine tabi tutulan numuneler için yorum yapılamaz fakat 2 saatlik sonikasyon işlemine tabi tutulan numunelerde katkılanan numunelerin yapısal özellikleri gözlemlendiği için elektriksel ve optik karakterizasyon hakkında bir araştırma yapılabilir. Elektriksel karakterizasyonda TlInS2 için 60mW ışık şiddetinde PVP+TlInS2 en ideal fotodiyot özelliklerini gösterirken, TlGaSe2 için 100mW ışık şiddetinde PVP+TlGaSe2 en ideal fotodiyot özelliklerini gösteriyor. Bu iki numune birbiri ile karşılaştırıldığında ise PVP+TlGaSe2 ‘nin PVP+TlInS2 numunesinden daha ideal bir fotodiyot olduğu gözlemlenmiştir. Optik karakterizasyonda ise TlInS2 için 100mW ışık şiddetinde PVP+TlInS2 en ideal fotodiyot özelliklerini gösterirken, TlGaSe2 için 100mW ışık şiddetinde PVP+TlGaSe2 en ideal fotodiyot özelliklerini gösteriyor. Bu iki numune birbiri ile karşılaştırıldığında ise aynı elektriksel karakterizasyondaki gibi PVP+TlGaSe2‘nin PVP+TlInS2 numunesinden daha ideal bir fotodiyot olduğu gözlemlenmiştir.

In this thesis, thin films were coated on a polished n-type Si semiconductor with PVP, PVP+TlInS2, PVP+TlGaSe2 solutions, respectively, at different rpm speeds and different ultrasonic exposure times. Thin films of doped PVP+TlInS2 and TlGaSe2 solution were coated on the Si sub-stone by rotational coating technique. Only the PVP coating is coated for reference. Two-dimensional material-doped photodiodes were produced by taking point contact on the thin films obtained. After the resistivity and XRD analyzes of the produced photodiodes were made, their electrical and optical characteristics were investigated under different light intensities. According to the experimental results, it was decided that the optimum rpm value would be 2500, both for coating a thinner film and for mobility and resistivity, and the sample samples were coated at this speed for measurements to be made for electrical characteristics. In the measurement of resistivity values, it was observed that the resistivity of the samples exposed to sonication for 2 hours was higher than those exposed to sonication for 1 hour. Also, as the RPM value increased, the resistivity of each sample decreased because the thickness would decrease. When the two semiconductor samples are compared with each other, it is observed that the resistivity value of PVP+TlInS2 is higher than PVP+TlGaSe2. In the XRD analysis results, since the samples subjected to 1 hour sonication for each sample do not contain the structural properties of the doped material, no interpretation can be made for the samples subjected to the 1 hour sonication process. research can be done. In electrical characterization, PVP+TlInS2 at 60mW light intensity shows the most ideal photodiode properties for TlInS2, while PVP+TlGaSe2 at 100mW light intensity shows the most ideal photodiode properties for TlGaSe2. When these two samples are compared with each other, it has been observed that PVP+TlGaSe2 is a more ideal photodiode than the PVP+TlInS2 sample. In optical characterization, PVP+TlInS2 at 100mW light intensity shows the most ideal photodiode properties for TlInS2, while PVP+TlGaSe2 at 100mW light intensity for TlGaSe2 shows the most ideal photodiode properties. When these two samples are compared with each other, it has been observed that PVP+TlGaSe2 is a more ideal photodiode than PVP+TlInS2 sample, as in the same electrical characterization.