FeSi2/Si eklemlerin elektriksel karakteristikleri

Abstract

Bu çalışmada üç farklı yöntemle elde edilen FeSİ2/Si eklemlerin elektrik ve fotovoltaik özellikleri incelendi. İlk olarak farklı altlık sıcaklıklarında n- tipi ve p- tipi Silisyum üzerine elektron demeti buharlaştırma yöntemi ile Fe/n-Si ve Fe/p-Si. eklemler elde edildi. Karanlıkta ve aydınlıktaki akım-gerilim karakteristikleri incelenmesinden, eklemlerin doğrultma özelliklerine ve fotoduyarlılığa sahip olduğu gözlendi. Fe/Si eklemler içerisinde oda sıcaklığında elde edilen Fe/n-Si eklemlerin en yüksek fotovoltaik parametrelere sahip olduğu tespit edildi (Voc =210 mV, Jsc=33,6 uA/cm2). Diğer bir yöntemde ise toz demir ve Silisyum stokiometrik oranda karıştırılarak hazırlanan tavlanmamış FeSİ2 tabletlerin ve vakumda sentezlenmiş bulk polikristal p-FeSİ2 parçacıkların, Tait==25°C'de n- tipi ve p- tipi Si altlıklar üzerine elektron demeti buharlaştırma yöntemi ile FeSİ2/Si heteroeklemler elde edildi. Bu eklemlerde de yapılan akım-gerilim ölçümleri neticesinde FeSİ2/n-Si heteroeklemler en yüksek fotovoltaik parametrelere sahip olduğu tespit edildi (Voc -105 mV, JS<=1,1 uA/cm2). Büyütülen bulk örneklerin kristal yapısı, fazı ve elektriksel özellikleri sırasıyla X-ışınları kırınımı, Taramalı diferansiyel kalorimetri ve Özdirenç ölçümlerinden belirlendi. Elde edilen bulk polikristal (3-FeSİ2 örnekler ortorombik yapıya ve p-tipi iletkenliğe sahip olduğu görüldü. Son yöntemde ise Fe(W)Sİ2 bulk polikristalinin cam ve n-Si üzerine buharlaştırılmasıyla FeWSİ2/cam ve Fe(W)Sİ2/n-Si heteroeklemler elde edildi. Elde edilen tüm heteroeklemler arasında p-Fe(W)Sİ2/n-Si en yüksek fotovoltaik parametreler (Voc=275 mV, Jsc=180 uA/cm2 ve FF=0,23) gösterdi. Cam üzerindeki P-FeWSİ2 filmin p-tipi ve özdirenci p=2,7.10"3 Q-cm olduğu ölçüldü. Ayrıca p-Fe(W)Sİ2/n-Si heteroeklemin A,=350-1500 nm aralığında foto duyarlılık gösterdiği görüldü. Bu heteroeklemlerin başka bir dikkat çeken özelliği ve doğrultma katsayısının (IdognAers =1194) ve ters yöndeki aydınlıktaki akımın, karanlıktaki akıma oranının (yani foto duyarlılığını) yüksek olmasıdır (aydınık/Ikaranlık =1790). Bu özellik p- Fe(W)Sİ2/n-Si heteroeklemleri fotodiyod gibi kullanılmasına imkan sağlar.