Caharacterization of cadmiun zinc telluride thin films prepared by magnetron sputtering from asingle target

Bu tezde CdZnTe ince filmlerinin yapısal karakterizasyonu optikkarakterizasyonu ve özdeksel karakterizasyonu değişik sıcaklıklarda incelenmiştir. Burada, literatürde daha önce bilinen, RF kullanılarak elde edilenve CdTe ve Zn'nin iki ayrı RF'den püskürtülmesi yerine tek bir RF püskürteci üzerine yerleştirilmiş CZT hedef maddesinden elde edilen film tekniklerinden farklı olarak uygulanmış; çok önemli bir fark bulunmaktadır. Cd1-xZnxTe ince filmleri tek bir püskürteç hedef kullanılarak sırasıyla ısıtılmış ve ısıtılmamışcam kaplama ana malzemesi üzerine çökeltildi. UV yayılım spektroskopisi, Xışınlarının kırınımı (XRD), X-ışınlarının foto elektron spektroskopisi (XPS),enerji dağınımlı X-ışınları spektroskopisi (EDS) ve Atomik kuvvet mikroskobu(AFM) ve Tarayıcı electron mikroskopisi (SEM) kullanılarak200nm'lik ince filmler üretilmiş ve bunların özellikleri belirlenmiştir. Optik emilim kuşak kenarı bölgesindeki aktarım spektraları çökeltilmiş olan ve ısı verilmiş CdZnTe örnekleri üzerinden ölçülmüştür. Çökeltilen filmlerdeki bantaralığının 1.70 ila 2.24 eV arasında değiştiği görülmüştür. XRD araştırmaları, ısıtılan filmlerin çoğunlukla amorf olmasına karşın ısıtılan Cd1-xZnxTe filmlerinin izometrik -küp şekilli (111) ve polikristal yapılı (220) ve (311)olduğunu göstermiştir. Daha sonra tavlama sıcaklığının ince filmlerin bileşimi üzerindeki etkisi üzerine tartışılmıştır. XPS ölçümleri, filmlerin bileşimini öğrenmek amacıyla derinlik görüntü modunda gerçekleştirilmiştir. SEM görüntüleri, örneğin büyütülmüş bir görüntüsünü üretmek için kullanıldı vekaplama ve fırınlama sıcaklıklarının CdZnTe ince filmlerinin morfolojik ve yapısal özellikleri üzerinde değişikliğe neden olduğu gözlendi.Kaplanmış CdZnTe ince filmleri ve kaynağın kimyasal bileşimleri, enerji yayılımı X-ray analizi (EDX veya EDS) ölçümlerini kullanarak incelendi. AFM, çeşitli radyo frekansı saçılım sıcaklıkları ile çeşitli fırınlama sıcaklıklarıaltında kaplanan CdZnTe ince filmlerinin görüntülenmesi için kullanıldı. Daha sonra bu görüntüler yüksek çözünürlükte analiz edildi. Son olarak, UV spektroskopisi yardımıyla bulunan bant aralığı değerleri ile tüm diğer analiz metotlarından yararlanılarak hesaplanan bant aralığı değerlerinin uyumluluğuirdelendi.

In this thesis the structural, optical, material characterization of CdZnTe(CZT) thin films are performed under different temperatures. There is a significant difference here, which is the CZT thin films, as differently from the previous film techniques known in the literature, which are made using Radio Frequency (RF), and generated from CZT target material placed on a single RF sputterer instead of sputtering CdTe and Zn from two separate RF. Cd1-xZnxTe thin films were deposited subsequently onto heated and unheated glass front substrates by using a single sputtering target. 200 nm thin films were fabricated and characterized using UV? transmission spectroscopy, X-ray Diffraction (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) and Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM). The transmission spectra in the region of the optical absorption band edge were measured for as-deposited and heat-treated CdZnTe samples. Band gap of the deposited films were found to be in the ranges of 1.70-2.24 eV. The XRD studies revealed that heated Cd1-xZnxTe films have a cubic-oriented (111), (220) and (311) polycrystalline structure, whereas heated films are mostly-amorphous. The effect of annealing temperatures on the composition of the thin films were then discussed. XPS measurements were performed in the depth profiling mode in order to understand the chemical composition of the films. SEM images were used for producing a magnified image of the sample and it was observed that post-annealing and deposition temperature has an explicated effect on the modification of the CdZnTe thin film structure and morphology. The chemical composition of source and deposited CdZnTe thin films were investigated by using energy dispersive Xray analysis (EDX or EDS) measurements. AFM was used for imaging CdZnTe thin films which deposited under different radio Frequency sputtering temperature and annealing temperature, then these images were analyzed with high-resolution. Finally, the concurrency between the bandgap values which were calculated from all of the other analysis methods and the UV spectroscopy method were examined.