II-IV tabanlı seyreltilmiş magnetik yarı iletken ince filmlerin yapısal, optiksel ve manyetik özelliklerinin incelenmesi / Investigation of structural,optical and magnetic properties of II-IV based diluted magnetic semiconductor thin films

Abstract

Bu çalışmada, Mn, Fe ve Co katkılı ZnO ve ZnS seyreltilmiş magnetik yarıiletken ince filmleri, sol-jel daldırma ve magnetron püskürtme teknikleri ile ilk kez cam alttaş üzerine üretildi. Mn, Fe ve Co katkı oranının ve tavlama koşullarının filmlerin yapısal, optiksel ve magnetik özellikleri üzerine etkisi x-ışını kırınımı analizi (XRD), enerji dağılımlı x-ışını spektrometresi (EDX) içeren alan etkili\taramalı elektron mikroskobu (FESEM\SEM), UV-görünür spektrometresi ve SQUID magnetometre (MPMS, Quantum Dizayn) ölçüm teknikleri ile incelendi. XRD sonuçları, filmlerin tek fazlı ve hazırlanma tekniğine göre (002) tercihli c ekseni yönünde çok yada az yönelimli hekzagonal yapıya sahip olduğunu gösterdi. (002) kırınım pikinin pozisyonu, geçiş metallerinin (GM' lerinin) değerliğine göre, GM katkı oranının artmasıyla birlikte daha düşük veya daha yüksek açılara kaydı. GM katkı oranının arttırılmasıyla tüm filmlerin kristal kalitesi ve kristal/tane boyutlarının azaldığı gözlendi. UV-görünür spektrometresi sonuçlarından, GM katkı miktarının arttırılmasıyla filmlerin optiksel yasak bant aralıkları azaldı veya arttı. Diğer taraftan sol-jel ile üretilen Zn1-xAxS (A=Mn, Fe) ince filmlerinin yasak bant aralığı (Eg) önce arttı. Daha sonra filmlerde MnS ve FeS ikincil fazlarının bulunabilme olasılığından tekrar azaldı. SQUID magnetometre sonuçları, sol-jel ile üretilen Zn1-xMnxO (pH=4.6), Zn1-xMnxS, Zn1-xFexS (x?0.05) ince filmlerinde oda sıcaklığı ferromagnetizması olduğunu belirledi. Yüksek Curie sıcaklığına sahip sol-jel ile üretilen Zn1-xFexS (x?0.05) ince filmlerinde oda sıcaklığı üstü ferromanyetik davranışta gözlendi. Sol-jel ile üretilen filmlerden Zn1-xFexO (x=0.2) ince filmi 5K ve 100K'de ferromagnetik davranış, Zn1-xMnxO (pH=7.5) ve Zn1-xCoxO ince filmleri oda sıcaklığında paramagnetik davranış sergilemişlerdir. Ayrıca magnetron püskürtme tekniğiyle üretilen Zn1-xMnxO ve Zn1-xCoxO filmleri de oda sıcaklığında diamagnetik davranış göstermişlerdir. ANAHTAR KELİMELER: Mn-katkılı ZnO ince filmleri, Sol-jel, Zn1-xFex S ince filmleri, Magnetron püskürtme, Oda sıcaklığı ferromanyetizması