YENİ TİP KOMPOZİT ESASLI AL/P-Sİ/NİO:TİO2/AL FOTODİYOTLARIN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, saf NiO, saf TiO2 ve farklı oranlarda NiO–TiO2 kompozitlerinden sol–jel yöntemiyle hazırlanmış ince film fotodiyotların optoelektronik karakterizasyonu sunulmuştur. Al/p-Si/Al altlıklara üretilen cihazların karanlık ve kontrollü aydınlatma koşullarında akım–gerilim (I–V) özellikleri ölçülmüş, fototepki (Iph) ve fotoakım duyarlılığı (responsivity-PR) gibi temel performans kriterleri ile ışık algılama kapasiteleri incelenmiştir. Ters öngerilim altında tüm fotodiyot yapıları aydınlatıldığında belirgin fototaşıyıcı üretimi göstermiştir. Özellikle 1:1 TiO2:NiO kompozitli cihaz, 100 mWcm?2 ışık yoğunluğunda yaklaşık 3500A fototepki üretmiştir. Saf NiO fotodiyot ise düşük ışık seviyelerinde dahi 2.5×10?2 AW?1 duyarlılık sunarak üstün algılama yeteneği sergilemiştir. Buna karşın, saf TiO2 ve TiO2 bakımından zengin (3:1) kompozit yapılar nispeten zayıf fotovoltaik yanıtlar vermiştir. Elde edilen bulgular, malzeme bileşiminin, heteroeklem kalitesinin ve film morfolojisinin fotodiyot performansındaki belirleyici rolünü vurgulamaktadır. Özellikle 1:1 TiO2:NiO kompoziti, etkili taşıyıcı ayrışımı ile güçlü fotoindüklü akım üretimini dengeli bir biçimde bir araya getirmiştir. Sonuç olarak, sol–jel temelli NiO/TiO2 fotodiyotlar; düşük maliyetli, ölçeklenebilir ve gelecek nesil optoelektronik algılama sistemlerine entegre edilebilecek ümit vaat eden adaylar olarak değerlendirilmektedir.

In this master thesis, we present the optoelectronic characterization of thin-film photodiodes fabricated by a sol–gel route from pure NiO, pure TiO2, and NiO–TiO2 composites in varying ratios. Devices were deposited onto Al/p-Si/Al substrates, and their current–voltage (I–V) responses were measured under dark conditions and controlled illumination. Key performance metrics such as the photoresponse (Iph) and responsivity (PR) were evaluated to assess their light-sensing capabilities. Under reverse bias, all photodiode structures exhibited a clear generation of photocarriers when illuminated. Notably, the 1:1 TiO2:NiO composite device produced approximately 3500A of photocurrent at an illumination intensity of 100 mWcm?2. By contrast, the pure NiO photodiode demonstrated a responsivity of 2.5×10?2 AW?1 even at low light levels, underscoring its superior sensitivity. Pure TiO2 and TiO2-rich (3:1) composite devices, however, showed comparatively weaker photovoltaic responses. These findings highlight the critical influence of material composition, heterojunction quality, and film morphology on photodiode performance. In particular, the 1:1 TiO2:NiO composite effectively balances efficient charge separation with strong photoinduced current generation. Overall, sol–gel processed NiO/TiO2 photodiodes emerge as promising, low-cost, and scalable candidates for integration into next-generation optoelectronic sensing systems.