This thesis focuses on fabrication, characterization and understanding physical properties of transparent and conductive Al doped zinc oxide (ZnO) thin films. Films were deposited by magnetron sputtering technique, using separate ZnO and Al targets. SiO2 and glass (microscope slides) were used as substrates. Growths were performed at room temperature in Ar environment at a constant pressure of 3 mTorr. Films were characterized by atomic force microscope, x-ray diffractometer, scanning electron microscope, UV-vis spectroscophotometer and four point probe electrical measurements. Using transmission data, band gaps of the films and using four point probe measurements, resistivities of films were calculated. Firstly properties of pure ZnO films were studied. They were found to be highly transparent; however their resistivity was very high that we could not measure with our instrument. Therefore, ZnO films were uniformly doped with Al. It was seen that decreasing Al content was improving electrical and optical properties. Al concentration of the films was decreased firstly by decreasing deposition power of Al. After that, content was further decreased by depositing stacks of doped and undoped layers (modulation doping). Following that, modulation doped films were deposited with applying RF bias power to substrates. All films were annealed at 300oC for 1 hour in vacuum. The lowest resistivity obtained in this study was 1.68x10-3 ohmcm. Transmittance and band gap of the corresponding film were 80% and 4.1 eV respectively. The film was fabricated by modulation doping accompanied with substrate bias of 10 W, followed by annealing at 300oC in vacuum environment.

Bu tez, Al ile safsızlaştırılmış iletken ve saydam çinko oksit (ZnO) ince filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve fiziksel özelliklerinin anlaşılması üzerinde odaklanmıştır. Filmler, ZnO ve Al hedefler kullanılarak manyetik saçtırma yöntemiyle büyütülmüştür. Alt taşı olarak SiO2 ve cam (mikroskop slaydı) kullanılmıştır. Büyütme işlemleri oda sıcaklığında, Ar atmosferinde 3 mTorr sabit basınç altında gerçekleştirilmiştir. Filmler atomik güç mikroskobu, x-ışını kırınımı cihazı, taramalı elektron mikroskobu, UV spektrofotometresi ve dört nokta probu elektriksel ölçüm teknikleriyle karakterize edilmiştir. Filmlerim geçirgenlik verilerinden yararlanılarak optik band aralıkları, dört nokta probu ölçümlerinden yararlanılarak özdirenç değerleri hesaplanmıştır. Çalışmada, öncelikle saf ZnO filmlerin özellikleri incelenmiştir. Saf ZnO filmlerin oldukça saydam, ancak dirençlerinin sistemimizde ölçemeyeceğimiz kadar yüksek olduğu görülmüştür. Ardından filmler Al ile katkılanmıştır. Al konsantrasyonun azalmasıyla filmlerin elektriksel ve optik özelliklerinin daha iyiye gittiği gözlenmiştir. Filmlerin Al katkı oranları ilk önce Al saçtırma gücü düşürülerek azaltılmıştır. Bunu takiben, filmler katkılı ve katkısız katmanların üst üste büyütülmesiyle hazırlanmıştır (düzenlemeli safsızlaştırma metodu). Bundan sonra, filmler bu metoda ek olarak alt taşlarına besleme gücü uygulayarak büyütülmüştür. Bütün filmler ayrıca 300oC de bir saat boyunca vakumda tavlanmıştır. Bu çalışmada elde edilen en düşük özdirençli Al katkılı ZnO film 1.68x10-3 ohm.cm özdirencine, %80 geçirgenliğe ve 4.1 eV band aralığına sahiptir. Söz konusu film düzenlemeli safsızlaştırma yöntemi ile alt taşına 10 W besleme gücü uygulanarak büyütülmesi ve ardından 300oC de vakum ortamında tavlanmasıyla elde edilmiştir.