Fabrication of SnO2/p-Si heterostructures for UV photodetector and photovoltaic applications


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: KENAN ÖZEL

Danışman: Abdullah Yildiz

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Düşük maliyetli ve yüksek performanslı bir UV fotodetektörü geliştirmek, askeri ve sivil amaçlı çeşitli uygulamalar için kritik öneme sahiptir. Son yıllarda, geniş bant aralıklı metal oksit yarı iletken/Silikon (Si) heteroeklemlerine dayalı UV fotodedektörlerini gerçekleştirmek için çok çaba sarf edilmiştir. Üstün optik ve elektriksel özelliklerinden dolayı SnO 2 , p-n heteroeklem tabanlı optoelektronik cihazların imalatında büyük ilgi görmüştür. Gelişmiş ışık hasadı ve ışık-malzeme etkileşimini iyileştirme amacı, bizi nanoyapı entegrasyonuna sahip SnO2/p-Si p-n heteroeklem tabanlı UV fotodedektörleri geliştirmeye sevk etti. Burada n-SnO2 (Nanoyapılı)/n-SnO2 (ince film)/p-Si heteroyapıları p-n heteroeklem tabanlı optoelektronik cihazları imal etmek için tasarlanmıştır. Karakterizasyon sonuçları, cihaz mimarisinin üretilen cihazların UV fotodetektör ve fotovoltaik davranışında belirleyici bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Cihazların ışık algılama performansını değerlendirmek için cihazların kritik performans parametreleri hesaplanmıştır. En iyi performans gösteren cihaz, 43,91 A/W gibi takdire şayan yüksek bir foto-duyarlılık, 2,66x10^13 Jones gibi büyük bir dedektiflik ve 3,76x10^-14 gibi son derece düşük bir güç tüketimi sergilemiştir. Fotovoltaik performansa gelince, 391 nm SnO2 kalınlığına sahip cihaz, % 3.09 ile en iyi güç dönüşüm verimini (PCE) göstermektedir. Sonuç olarak, bu tez çalışması, UV fotodedektörleri ve fotovoltaik hücre uygulamaları için n-SnO2/p-Si heteroyapılarının üretimi için bir yol ortaya çıkarmıştır. Deneysel sonuçlar tüm yönleriyle yorumlanmış ve cihazların performansını artırmak için ilave modifikasyonlar sunularak tez tamamlanmıştır.