Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Abstract
Yüksek Lisans TeziTek katmanlı molibden disülfür (MoS2), ayarlanabilir yasak bant boşluğu ile gelecek nesil optoelektronik uygulamaları için umut verici, 2-boyutlu yarıiletken bir malzemedir. Bu tez çalışmasında, 400 °C'de reaktif manyetik alan sıçratma yöntemi ile farklı kalınlıklarda büyütülen Mo-O ince filmlerinin sülfürizasyonu ile elde edilen büyük ölçekli MoS2 filmlerinin karakterizasyonu sunulmaktadır. 400 °C'lik kritik Mo-O ince film büyütme sıcaklığında Mo-O yapısının farklı fazları gözlenmiştir. Bu ince filmlerin sülfürlenmesi ile elde edilen MoS2 filmlerde ise yüksek yasak bant boşluğunun yanı sıra yüksek şiddette fotolüminesans etki gözlenmiştir. Gelişmiş PL şiddetleri, MoS2'nin katlanmasına ve MoO2-MoS2 heteroyapısında MoO2'den çok sayıda elektrona neden olabilecek MoO2 miktarına atfedilmiştir. UV-VIS spektroskopi analizi, biri küçük diğeri büyük iki tane yasak bant boşluğunun varlığını göstermiştir. Bu geniş bir absorblama aralığı sunmaktadır. Bu bant aralıklarından biri, birkaç katmanlı MoS2'lerle uyumlu iken diğeri manyetik alan sıçratma sistemi ile büyütülen Mo-O ince filminin kalınlığı ile artmaktadır. Bu, nispeten düşük dalga boylarındaki soğurmayı açıklamaktadır aynı zamanda da MoO2 yapılarının MoS2'lerin yasak bant boşluklarını da ayarlamak için kullanılabileceğini de göstermektedir. Manyetik alan sıçratma sistemi ve CVD yönteminin kullanılmasıyla ortaya çıkan birleşik büyüme yöntemi, yeni nesil optoelektronik ve nanoelektronik cihazların yanı sıra diğer potansiyel uygulamalar için yüksek kaliteli ve homojen MoS2 ince filmler büyütmede etkili bir yöntem sunar.Molybdenum disulfide (MoS2) is a layered 2D semiconducting material with a tunable bandgap and a promising materials for next generation optoelectronics applications. In this study, the characterization of large-scale MoS2 films obtained by sulfurization of Mo-O films grown in different thicknesses with reactive magnetron sputtering method at 400 °C are reported. At a critical deposition temperature of 400 °C, different phases of Mo-O structure with high photoluminescent and bandgap were observed. Although there are no triangular domains, bandgaps and PL properties are close to few-layered MoS2. The enhanced PL intensities attributed to the increasing amount of MoO2 that may cause MoS2's folding and the large number of electrons from MoO2 in the MoO2-MoS2 hetero-structure. The UV-VIS spectroscopy analysis shows that two bandgaps are presented with a low and high values which may extend a wide absorption range. One of these bandgaps is compatible with few-layer MoS2's and the other increases by the thickness of the Mo-O film grown by magnetron sputtering. This explains the absorption at low wavelengths, but also shows that the MoO2 structure can be used to adjust the band gaps of MoS2's. The combined growth technique of magnetron sputtering and CVD is provided a high quality and homogeneous MoS2 thin films for next-generation optoelectronics and nanoelectronic devices, as well as for other potential applications
