ZnO:TiO2 Nanokompozit Malzeme Esaslı Fotosensörlerin Üretilmesi ve Fotoiletkenlik Özelliklerinin Araştırılması

Abstract

Bu çalışmada 1:5 ve 1:2 oranlarda ZnO:TiO2 çözeltileri Sol-jel yöntemi ile üretildi. Üretilen TiO2 ve ZnO:TiO2 çözeltileri Silisyum alttaş üzerine damlatıldı ve spin kaplama yöntemi ile Silisyum alttaş üzerine kaplandı. Elde edilen ince filmlerin optik özellikleri UV-vis spektroskopisi ile karakterize edildi ve elde edilen sonuçlardan TiO2 ve ZnO:TiO2 filmleri için yasak enerji aralıkları hesaplandı. TiO2 ve 1:5 oranında ZnO:TiO2 ile 1:2 oranında ZnO:TiO2 filmler için yasak enerji aralıkları sırasıyla 3.32eV, 3.19 eV ve 3.16 eV olarak bulundu. Yapılan hesaplamalarda faklı oranlardaki ZnO:TiO2 filmlerin yasak enerji aralıklarının düştüğü belirlendi. Diyotların fotovoltaik karakteristikleri incelendiğinde diyotların ışığa duyarlı olduğu görüldü. Foto duyarlılık analizleri sonucunda diyotların bariyer yükseklikleri hesaplandı. TiO2 ve 1:5 oranında ZnO:TiO2 ve 1:2 oranında ZnO:TiO2 foto diyotlar için bariyer yükseklikleri 0.478, 0.470 ve 0.493 olarak hesaplanırken idealite faktörleri ise 6.04, 5.92 ve 6.58 olarak hesaplandı. C – V ve G – V karakterizasyonları yapılarak diyotların elektriksel davranışları incelendi. İncelemeler sonucunda diyotların elektriksel davranışlarının diyotlara uygulanan sinyal frekansına göre değişiklik gösterdiği anlaşıldı. Yapılan hesaplamalar frekansa bağlı davranışın diyotlar içerisinde bulunan ara durumlar sebebiyle oluştuğu sonucunu ortaya çıkardı. Yapılan hesaplamalarda sinyal frekansındaki artışın ara durum yoğunluklarını düşürdüğü görülmüştür.

In this work, ZnO:TiO2 solutions in 1:5 and 1:2 molar ratios were produced using sol-gel technique. TiO2 and ZnO:TiO2 solutions were dropped on silicon wafers and spin coating was performed. Optical properties of thin films were characterized using UV-vis spectroscopy. Using optical data forbidden energy band gaps of TiO2 and ZnO:TiO2 thin films were calculated. Bandgap energies were found to be 3.32eV, 3.19 eV and 3.16 eV for TiO2, ZnO:TiO2 thin films in 1:5 and 1:2 molar concentrations, respectively. It was concluded that doping TiO2 ZnO decrease the bandgap energies of thin films. Photovoltaic properties of diodes illustrate that diodes are photo responsive. Barrier height of diodes were calculated which were found to be 0.478, 0.470 and 0.493 for TiO2, ZnO:TiO2 in 1:5 and 1:2 molar concentrations, respectively. Ideality factor of diodes were calculated as 6.04, 5.92 and 6.58. To illustrate electrical properties, C-V and G-V characteristics were investigated. It was seen that electrical properties change depending on the applied signal frequency. Such a case was attributed to interface states. Calculations revealed that the density of interface states decreases with increasing signal frequency.