Investigation of the nature of surface defects of synthesized tin oxides: Effects of reducing/oxidizing gas atmosphere and UV irradiation on their semiconductor metal oxide gas sensor response
Sentezlenmiş kalay oksitlerin yüzey kusurlarının doğasının incelenmesi: İndirgeyici/oksitleyici gaz atmosferinin ve UV ışınlamasının yarı iletken metal oksit gaz sensörünün tepkisine etkileri
- Tez No: 1006624
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ULUDAĞ, PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metal oksit yarı iletkenlerin ışıkla aydınlatılması, fotoüretilmiş yük taşıyıcılarının transferi, depolanması ve yakalanması veya serbest bırakılmasıyla ilgili olan kalıcı fotokondüktivite (PPC) ve kalıcı fotokataliz gibi“hafıza”etkilerini tetikleyebilir. Tek rutil ve karışık ortorombik/rutil fazlı SnO2 ve SnO/SnO2 örnekleri sentezlendi ve bunların kalın filmleri, bant aralığının altındaki aydınlatmanın neden olduğu metastabil etkileri araştırmak için kullanıldı. Zamana bağlı elektriksel direnç ölçümleri, düşük ve orta sıcaklıklarda N2, kuru hava ve nemli havada bant aralığının altındaki uyarım altında fotoiletkenlik tepkisini ve sönüm özelliklerini ve ayrıca CO gazı algılama tepkisini araştırmak için kullanıldı. PPC esas olarak, bant aralığı içinde derin seviyeler oluşturan yüzey kusurlarının (oksijen boşlukları) denge dışı metastabilitesinden kaynaklanır. Metastabil durum, fotoiyonizasyonu takiben kafes gevşemesinden kaynaklanır. Fotogenerasyonla oluşan yük taşıyıcılarının ömrü, oksijen türlerinin ve yüklü hallerinin yüzey reaksiyon kinetiği ile birlikte, kararsız kusur durumunun termal aktivasyon bariyeri tarafından kinetik olarak kontrol edilir. Bu çalışmanın sonuçları, bant aralığının altındaki ışığa maruz kalan kalay oksitlerde optik olarak aktif bölgelerin ve kimyasal olarak aktif bölgelerin farklı olduğunu göstermektedir. XAS, Raman ve XPS kullanılarak yapılan in situ ve ex situ ölçümler, bant aralığının altındaki ışık uyarımının yüzey yeniden yapılanmasına yol açtığını göstermektedir. Bant aralığının altındaki ışık uyarımından sonra, tek rutil fazlı SnO2'nin yüzeyi daha stokiyometrik hale gelme eğilimindeyken, karışık ortorombik/rutil fazlı SnO2'de, ışık altında erişilebilir hale gelen kusurun kararsız konfigürasyonu nedeniyle yeni kimyasal olarak aktif bölgeler oluşabilir.
Özet (Çeviri)
Light illumination of metal oxide semiconductors can induce“memory”effects, such as persistent photoconductivity (PPC) and persistent photocatalysis, which are related to the transfer, storage, and trapping or release of photogenerated charge carriers. Single rutile and mixed orthorhombic/rutile phase SnO2 and SnO/SnO2 samples were synthesized, and their thick films were used to investigate metastable effects induced by sub-bandgap illumination. Transient electrical resistance measurements were employed to investigate the photoconductance response and decay characteristics, as well as the CO gas sensing response, under sub-bandgap excitation in N2, dry air, and humid air at low to moderate temperatures. The PPC mainly stems from the nonequilibrium metastability of surface defects (oxygen vacancies) that form deep levels within the bandgap. Its metastable state results from lattice relaxation following photoionization. The lifetime of photogenerated charge carriers is kinetically controlled by the surface reaction kinetics of oxygen species and their charged states, along with the thermal activation barrier of the metastable defect state. The results of this study suggest that optically active sites and chemically active sites are different in tin oxides exposed to sub-bandgap light. In situ and ex situ measurements using XAS, Raman, and XPS show that sub-bandgap light excitation leads to surface reconstruction. After sub-bandgap light excitation, the surface of single rutile phase SnO2 tends to become more stoichiometric, whereas in mixed orthorhombic/rutile phase SnO2, new chemically active sites can form due to the metastable configuration of the defect, which becomes accessible under light.
Benzer Tezler
- Characterization of Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) thin films with Cu- and Zn-poor composition deposited by one-step thermal evaporation
Tek adımlı termal buharlaştırma yöntemiyle biriktirilen Cu- ve Zn-fakir bileşimli Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) ince filmlerin karakterizasyonu
ZEKİ ALİHAN BAYRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN KARAAĞAÇ
- Fabrication of nickel based electro-active materials with anodic oxidation of different substrates in sub molten koh for supercapacitor applications
Süper kapasitör uygulamaları için yarı ergiyik koh içerisinde anodik oksidasyon ile nikel esaslı elektroaktif oksitlerin değişik taban malzemeleri üzerinde üretimi ve tanımlanması
NOURHAN MOHAMED
Doktora
İngilizce
2022
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- CrSi2 filmlerin yapısal ve elektriksel özellikleri
Structural and electrical properties of CrSi2 films
UĞUR DENEB YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUBİLAY KUTLU
- Şok emici şekil hafızalı poliüretan zemin kaplamaları geliştirilmesi
Development of shock absorbing shape memory polyurethane floor coating
KORAY ULUDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
- Synthesis of vertically aligned cnt arrays using liquid based precursors and their functionalization by conjugated polymers
Sıvı bazlı prekürsörler kullanılarak yüzeye dik karbon nanotüp sentezi ve konjuge polimerler ile işlevselleştirmesi
BERİL BAYKAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERMAN BENGÜ