Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications

Yıl 2024, , 96 - 104, 23.08.2024
https://doi.org/10.19113/sdufenbed.1345637

Öz

In this investigation, the sol-gel spin coating technique was utilized to fabricate ZnO and ZnO films doped with Iridium (Ir) onto p-Si substrates. The objective was to analyze their optical and morphological characteristics and assess their potential for heterojunction applications. Morphological inspection and optical evaluation were carried out by Atomic Force Microscopy (AFM) and Ultraviolet-visible (UV-VIS) studies, respectively. With the incorporation of Ir, the optical band gap of ZnO films reduced from 3.21 eV to 3.08 eV. Analysis of AFM images revealed that Ir substitution led to a reduction in the roughness of the surface of the fabricated films. The optoelectrical features of the heterojunction structures were examined under varying illumination levels and in dark conditions. Upon evaluating the optoelectrical characteristics of the produced diodes, it was observed that the ideality factor (n) and the barrier height declined, while series resistance (Rs) increased with the introduction of Ir. These findings emphasize that the inclusion of Ir into the ZnO structure has a discernible impact on optical parameters.

Kaynakça

  • Zhang, T., Li, M., Chen, J., Wang, Y., Miao, L., Lu, Y., He, Y., 2022. Materials Science & Engineering R 147 100661.
  • Sharma, P., Hasan, M. R., Mehto, N. K., Deepak, Bishoyi, A., Narang, J., 2022. Sensors International 3, 100182.
  • Atay, F., Gultepe, O., 2022. Applied Physics A 128:99.
  • Agrohiya, S., Dahiya, S., Goyal, P. K., Rawal, I., Ohlan, A., Punia, R., and Maan, A. S., 2022. ECS Sensors Plus, 1 043601.
  • Mahajan, L.M., 2023. Materials Today: Proceedings 73 464–467.
  • Khan, A. R., Ramzan, M., Imran, M., Zubair, M., Shahab, S., Ahmed, S. J., Ferreira, F. and Iqbal, M. F., 2023. Coatings, 13(1), 34.
  • Zubkins, M., Kalendarev, R., Gabrusenoks, J., Plaude, A., Zitolo, A., Anspoks, A., Pudzs, K., Vilnis, K., Azens, A., J. Purans, 2017. Thin Solid Films 636 694–701.
  • Babajani, N., Jamshidi, S., 2019. Journal of Alloys and Compounds 782 533-544.
  • Dhanalakshmi, M., Saravanakumar, K., Lakshmi Prabavathi, S., Muthuraj, V., 2020. Inorganic Chemistry Communications 111 107601.
  • Dhyani, A. M., Nautiyal, A., Kumar, N., Rathi, S., Kumar, D., 2023. Materials Today: Proceedings 73 195–199.
  • Joshi B. C., and Chaudhri, A. K., 2022. ACS Omega, 7, 21877−21881.
  • Caglar, Y., Ilican, S., Caglar, M., Yakuphanoglu, F., 2010. J Sol-Gel Sci Technol 53:372–377.
  • Yadav, A. B., Rawat, G., Sannakashappanavar, B. S., 2022. Materials Today Communications 31 103751.
  • Sengun, P., Tumerkan Kesim, M., Caglar, M., Savaci, U., Turan, S., Sahin, İ., Suvaci, E., 2020. Powder Technology 374 214–222.
  • Yakuphanoglu, F., Ilican, S., Caglar, M., Caglar, Y., 2010. Superlattices and Microstructures 47 732743.
  • Elsheikh, N. Y., Battisha, I. K., Arais, A. A., Shams, M.S. 2022. Egypt. J. Chem. Vol. 65, No. SI:13B pp. 949 – 957.
  • Ţalu, S., Boudour, S., Bouchama, I., Astinchap, B., Ghanbaripour, H., Saeed Akhtar, M., Zahra, S., 2022. Microsc Res Tech. 85:1213–1223.
  • Zekry, A., 2019. Electronic Devices with Physical Insight, Ain Shams University, LAP LAMBERT Academic Publishing, May 16.
  • Polat, O., Caglar, M., Coskun, F.M., Coskun, M., Caglar, Y., Turut, A., 2020. Vacuum 173, 109124.
  • Polat, O., Coskun, F.M., Yildirim, Y. et al. 2023. Appl. Phys. A 129, 198.
  • Kubelka, P., Munk, F., 1931. A contribution to the optics of pigments. Z. Technol. Phys. 12, 593–599.
  • Chi, P.W., Wei, D.H., Wu, S.H., Chen, Y.Y., Yao, Y.D., 2015. RSC Adv., 5 pp. 96705-96713.
  • Chao, C.H., Chi, P.W., Wei, D.H., 2016. J. Phys. Chem. C, 120, pp. 8210-8219.
  • Sze, S.M., 1981. Physics of Semiconductor Devices. 3rd. WILEY. 578s.
  • Norde, H., 1979. J. Appl. Phys. 50 5052.
  • Li, Y., Li, Y., Zhang, J., Tong, T., Ye, W., 2018. J. Phys. D. Appl. Phys. 51, 095104.
  • Polat, O., Coskun, M., Efeoglu, H., Caglar, M., Coskun, F.M., Caglar, Y., Turut, A., 2021. J. Phys. Condens. Matter 33, 035704.
  • Ilican, S., Caglar, M., Aksoy, S., Caglar, Y., 2016. J. Nanomater. 2016, 6729032.
  • Karatas¸, S., Yildirim, N., Türüt, A., 2013. Superlattice. Microst. 64 483–494.
  • Aksoy Pehlivanoglu, S., 2021. Physica B: Condensed Matter Volume 603, 15 February, 412482.
  • Giri, P., Chakrabarti, P., 2016. Superlattice. Microst. 93 248–260.
  • Ko, C.J., Lin, Y.K., Chen, F.C., Chu, C.W., 2007. Appl. Phys. Lett. 90, 063509.
  • Xu, X., Shukla, S., Liu, Y., Yue, B., Bullock, J., Su, L., Li, Y., Javey, A., Fang, X., Ager, J.W., 2018. Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett. 12 1700381.
  • Postica, V., Hoppe, M., Grottrup, J., Hayes, P., Robisch, V., Smazna, D., Adelung, R., Viana, B., Aschehoug, P., Pauporte, T., Lupan, O., 2017. Solid State Sci. 71 75–86.
  • Bube, R.H., 1960. Photoconductivity of Solids, Wiley, New York.
  • Khusayfan, N.M., 2016. J. Alloys Compd. 666 501–506.
  • Mekki, A., Dere, A., Mensah-Darkwa, K., Al-Ghamdi, A., Gupta, R.K., Harrabi, K., Farooq, W. A., El-Tantawy, F., Yakuphanoglu, F., 2016. Synth. Met. 217 43–56.
  • Kazim, S., Ali, V., Zulfequar, M., Mazharul Haq, M., Husain, M., 2007. Phys. B Condens. Matter 393 310–315.
  • Amiruddin, R., Santhosh Kumar, M.C., 2017. Nanosci. Nanotechnol. Lett. 9 489–495.
  • Tan, L., Curtis, M.D., Francis, A.H., 2003. Chem. Mater. 15 2272–2279

Heteroeklem Uygulamaları için İridyum Katkılı ZnO İnce Filmlerin Karakterizasyonu ve Optoelektronik Etkileri

Yıl 2024, , 96 - 104, 23.08.2024
https://doi.org/10.19113/sdufenbed.1345637

Öz

Bu çalışmada, İridyum (Ir) katkılı ZnO ve ZnO filmleri, sol-jel spin kaplama tekniği kullanılarak p-Si alttaşlar üzerine kaplanmıştır. Amaç, optik ve morfolojik özelliklerini analiz etmek ve heteroeklem uygulamaları için potansiyellerini değerlendirmekti. Morfolojik inceleme ve optik değerlendirme sırasıyla Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Ultraviyole-görünür (UV-VIS) çalışmaları ile gerçekleştirilmiştir. Ir'nin katkılanmasıyla, ZnO filmlerin optik bant aralığı 3,21 eV'den 3,08 eV'ye düşürüldü. AFM görüntülerinin analizi, Ir ikamesinin üretilen filmlerin yüzey pürüzlülüğünde bir azalmaya yol açtığını ortaya çıkardı. Heteroeklem yapılarının optoelektriksel özellikleri, değişen aydınlatma şiddetleri altında ve karanlık koşullarda incelenmiştir. Üretilen diyotların optoelektrik özellikleri değerlendirildiğinde idealite faktörü (n) ve bariyer yüksekliğinin düştüğü, Ir'nin devreye girmesiyle seri direncin (Rs) arttığı gözlenmiştir. Bu bulgular, Ir'nin ZnO yapısına dahil edilmesinin optik parametreler üzerinde fark edilebilir bir etkiye sahip olduğunu vurgulamaktadır.

Kaynakça

  • Zhang, T., Li, M., Chen, J., Wang, Y., Miao, L., Lu, Y., He, Y., 2022. Materials Science & Engineering R 147 100661.
  • Sharma, P., Hasan, M. R., Mehto, N. K., Deepak, Bishoyi, A., Narang, J., 2022. Sensors International 3, 100182.
  • Atay, F., Gultepe, O., 2022. Applied Physics A 128:99.
  • Agrohiya, S., Dahiya, S., Goyal, P. K., Rawal, I., Ohlan, A., Punia, R., and Maan, A. S., 2022. ECS Sensors Plus, 1 043601.
  • Mahajan, L.M., 2023. Materials Today: Proceedings 73 464–467.
  • Khan, A. R., Ramzan, M., Imran, M., Zubair, M., Shahab, S., Ahmed, S. J., Ferreira, F. and Iqbal, M. F., 2023. Coatings, 13(1), 34.
  • Zubkins, M., Kalendarev, R., Gabrusenoks, J., Plaude, A., Zitolo, A., Anspoks, A., Pudzs, K., Vilnis, K., Azens, A., J. Purans, 2017. Thin Solid Films 636 694–701.
  • Babajani, N., Jamshidi, S., 2019. Journal of Alloys and Compounds 782 533-544.
  • Dhanalakshmi, M., Saravanakumar, K., Lakshmi Prabavathi, S., Muthuraj, V., 2020. Inorganic Chemistry Communications 111 107601.
  • Dhyani, A. M., Nautiyal, A., Kumar, N., Rathi, S., Kumar, D., 2023. Materials Today: Proceedings 73 195–199.
  • Joshi B. C., and Chaudhri, A. K., 2022. ACS Omega, 7, 21877−21881.
  • Caglar, Y., Ilican, S., Caglar, M., Yakuphanoglu, F., 2010. J Sol-Gel Sci Technol 53:372–377.
  • Yadav, A. B., Rawat, G., Sannakashappanavar, B. S., 2022. Materials Today Communications 31 103751.
  • Sengun, P., Tumerkan Kesim, M., Caglar, M., Savaci, U., Turan, S., Sahin, İ., Suvaci, E., 2020. Powder Technology 374 214–222.
  • Yakuphanoglu, F., Ilican, S., Caglar, M., Caglar, Y., 2010. Superlattices and Microstructures 47 732743.
  • Elsheikh, N. Y., Battisha, I. K., Arais, A. A., Shams, M.S. 2022. Egypt. J. Chem. Vol. 65, No. SI:13B pp. 949 – 957.
  • Ţalu, S., Boudour, S., Bouchama, I., Astinchap, B., Ghanbaripour, H., Saeed Akhtar, M., Zahra, S., 2022. Microsc Res Tech. 85:1213–1223.
  • Zekry, A., 2019. Electronic Devices with Physical Insight, Ain Shams University, LAP LAMBERT Academic Publishing, May 16.
  • Polat, O., Caglar, M., Coskun, F.M., Coskun, M., Caglar, Y., Turut, A., 2020. Vacuum 173, 109124.
  • Polat, O., Coskun, F.M., Yildirim, Y. et al. 2023. Appl. Phys. A 129, 198.
  • Kubelka, P., Munk, F., 1931. A contribution to the optics of pigments. Z. Technol. Phys. 12, 593–599.
  • Chi, P.W., Wei, D.H., Wu, S.H., Chen, Y.Y., Yao, Y.D., 2015. RSC Adv., 5 pp. 96705-96713.
  • Chao, C.H., Chi, P.W., Wei, D.H., 2016. J. Phys. Chem. C, 120, pp. 8210-8219.
  • Sze, S.M., 1981. Physics of Semiconductor Devices. 3rd. WILEY. 578s.
  • Norde, H., 1979. J. Appl. Phys. 50 5052.
  • Li, Y., Li, Y., Zhang, J., Tong, T., Ye, W., 2018. J. Phys. D. Appl. Phys. 51, 095104.
  • Polat, O., Coskun, M., Efeoglu, H., Caglar, M., Coskun, F.M., Caglar, Y., Turut, A., 2021. J. Phys. Condens. Matter 33, 035704.
  • Ilican, S., Caglar, M., Aksoy, S., Caglar, Y., 2016. J. Nanomater. 2016, 6729032.
  • Karatas¸, S., Yildirim, N., Türüt, A., 2013. Superlattice. Microst. 64 483–494.
  • Aksoy Pehlivanoglu, S., 2021. Physica B: Condensed Matter Volume 603, 15 February, 412482.
  • Giri, P., Chakrabarti, P., 2016. Superlattice. Microst. 93 248–260.
  • Ko, C.J., Lin, Y.K., Chen, F.C., Chu, C.W., 2007. Appl. Phys. Lett. 90, 063509.
  • Xu, X., Shukla, S., Liu, Y., Yue, B., Bullock, J., Su, L., Li, Y., Javey, A., Fang, X., Ager, J.W., 2018. Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett. 12 1700381.
  • Postica, V., Hoppe, M., Grottrup, J., Hayes, P., Robisch, V., Smazna, D., Adelung, R., Viana, B., Aschehoug, P., Pauporte, T., Lupan, O., 2017. Solid State Sci. 71 75–86.
  • Bube, R.H., 1960. Photoconductivity of Solids, Wiley, New York.
  • Khusayfan, N.M., 2016. J. Alloys Compd. 666 501–506.
  • Mekki, A., Dere, A., Mensah-Darkwa, K., Al-Ghamdi, A., Gupta, R.K., Harrabi, K., Farooq, W. A., El-Tantawy, F., Yakuphanoglu, F., 2016. Synth. Met. 217 43–56.
  • Kazim, S., Ali, V., Zulfequar, M., Mazharul Haq, M., Husain, M., 2007. Phys. B Condens. Matter 393 310–315.
  • Amiruddin, R., Santhosh Kumar, M.C., 2017. Nanosci. Nanotechnol. Lett. 9 489–495.
  • Tan, L., Curtis, M.D., Francis, A.H., 2003. Chem. Mater. 15 2272–2279
Toplam 40 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil İngilizce
Konular Elektronik,Optik ve Manyetik Malzemeler, Malzeme Karekterizasyonu
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Seval Aksoy Pehlivanoglu 0000-0003-3660-4765

Özgür Polat 0000-0002-7410-1272

Yayımlanma Tarihi 23 Ağustos 2024
Yayımlandığı Sayı Yıl 2024

Kaynak Göster

APA Aksoy Pehlivanoglu, S., & Polat, Ö. (2024). Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 28(2), 96-104. https://doi.org/10.19113/sdufenbed.1345637
AMA Aksoy Pehlivanoglu S, Polat Ö. Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications. Süleyman Demirel Üniv. Fen Bilim. Enst. Derg. Ağustos 2024;28(2):96-104. doi:10.19113/sdufenbed.1345637
Chicago Aksoy Pehlivanoglu, Seval, ve Özgür Polat. “Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 28, sy. 2 (Ağustos 2024): 96-104. https://doi.org/10.19113/sdufenbed.1345637.
EndNote Aksoy Pehlivanoglu S, Polat Ö (01 Ağustos 2024) Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 28 2 96–104.
IEEE S. Aksoy Pehlivanoglu ve Ö. Polat, “Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications”, Süleyman Demirel Üniv. Fen Bilim. Enst. Derg., c. 28, sy. 2, ss. 96–104, 2024, doi: 10.19113/sdufenbed.1345637.
ISNAD Aksoy Pehlivanoglu, Seval - Polat, Özgür. “Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 28/2 (Ağustos 2024), 96-104. https://doi.org/10.19113/sdufenbed.1345637.
JAMA Aksoy Pehlivanoglu S, Polat Ö. Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications. Süleyman Demirel Üniv. Fen Bilim. Enst. Derg. 2024;28:96–104.
MLA Aksoy Pehlivanoglu, Seval ve Özgür Polat. “Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications”. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 28, sy. 2, 2024, ss. 96-104, doi:10.19113/sdufenbed.1345637.
Vancouver Aksoy Pehlivanoglu S, Polat Ö. Characterization and Optoelectronic Effects of Iridium Doped ZnO Thin Films for Heterojunction Applications. Süleyman Demirel Üniv. Fen Bilim. Enst. Derg. 2024;28(2):96-104.

e-ISSN :1308-6529
Linking ISSN (ISSN-L): 1300-7688

Dergide yayımlanan tüm makalelere ücretiz olarak erişilebilinir ve Creative Commons CC BY-NC Atıf-GayriTicari lisansı ile açık erişime sunulur. Tüm yazarlar ve diğer dergi kullanıcıları bu durumu kabul etmiş sayılırlar. CC BY-NC lisansı hakkında detaylı bilgiye erişmek için tıklayınız.