Kükürt katkılı Cu(In,Ga)(Te,S)2 ince filmlerin farklı [Ga]/([Ga]+[In]) oranlarında büyütülerek yapısal ve optik özelliklerinin incelenmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ABDULLAH KARACA

Danışman: Emin Bacaksız

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, iki aşamalı teknik kullanarak [Ga]/([Ga]+[In]) atomik oranları 0,3 ve 0,5 olan Cu(In,Ga)(Te,S)2 (CIGTS) ince filmleri üretildi. Tekniğin ilk aşamasında; Cu, In ve Ga katmanları, Mo kaplı paslanmaz çelik (SS) altlık üzerine elektro - depolama yöntemiyle kaplandı. Daha sonra SS/Mo/Cu/In/Ga öncül katmanlar üzerine Te katmanları ise, elektron demeti buharlaştırma yöntemi kullanarak stokiyometrik oran korunacak şekilde optimum kalınlıkta kaplandı. İkinci aşamada, Cu(In,Ga)S2 (CIGS) ince filmi üretmek için SS/Mo/Cu/In/Ga öncül katmanlar S tozu ile inert atmosferde ve Cu(In,Ga)Te2 (CIGT) yapısını üretmek için ise SS/Mo/Cu/In/Ga/Te katmanları inert atmosferde tavlandı. CIGTS ince filmleri ise CIGT filmler üretildikten sonra S atmosferinde ısıl işlem uygulandı. S atmosferinde tavlanan SS/Mo/Cu/In/Ga öncül katmanlarda kalınlık boyunca Ga-In gradyente sahip CIGS soğurma katmanı oluştuğu görüldü. Sülfürsüz ortamda ısıl reaksiyona giren SS/Mo/Cu/In/Ga/Te öncül katmanlarda ise hemen hemen stokiyometrik CuInGaTe2 yarıiletken bileşiğin oluştuğu tespit edildi. Ancak, S katkılı CIGT bileşiklerde CIGTS yerine CIGS bileşiğini oluşturduğu belirlendi. S atomlarının Te atomlarının yerine yerleştiği ve ısıl işlem sürecinde Te atomlarının buharlaştığı EDS ölçümleri ile belirlendi. Farklı [Ga]/([Ga]+[In]) oranlarında S katkısız CIGT ve S katkılı CIGTS örneklerin yapısal ve optik özellikleri X-ışını kırınımı (XRD), EDS, ikincil iyon kütle spektrometresi (SIMs), Raman ve Fotolüminesans (PL) ölçümleri alınarak incelendi. Gibbs serbest enerji hesaplamalarında, CIGTS reaksiyonu için S ve Te birlikte katkılandığında, Te'nin metalik faza ayrışabileceği ve baskın CIGS fazının tercih edilen reaksiyon sonucunda oluşabileceği öngörüldü.