Sol-jel tekniği ile hazırlanan katkılı (Li,Mn,Cu,Al) ZnO ince filmlerin mikroyapısal ve optik özelliklerinin incelenmesi
İnvestigation of micro structural and optical properties of doped (Li,Mn,Cu,Al) ZnO thin films by sol-gel technique
- Tez No: 150355
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HASAN ASLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Katkılı ve katkısız ZnO ince filmler cam altlıklar üzerine sol-jel tekniği kullanılarak kaplanmıştır. Metal kaynağı olarak Zn ve Li için Çinko Asetat ve Lityum Asetat, Cu için Bakır (II) Asetat Monohidrat, Mn için Mangan (II) Klorid Dihidrat ve Al içinde Alüminyum Klorid kullanılmıştır. Kararlı ve homojen bir çözelti sağlamak için Asetatlar 2-propanol ve Ethanolaminde, Mangan (II) Klorid Dihidrat 2-propanolde ve Alüminyum Klorid ise Asetik Asit içerisinde çözdürülmüştür. Hazırlanan çözeltiler spin (döndürmen) kaplama ile her kaplamadan sonra 250°C de 1 dakika ön ısıtmaya tabi tutulmuştur. Katkısız olarak hazırlanan ZnAc çözeltisi çeker ocak altında oda sıcaklığında üç hafta bekletilerek kurutulduktan sonra termal gravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) cihazları kullanılarak (Metler Toledo Star System) 25-600°C sıcaklık aralığında termal analizi yapılmıştır. Kurutulmuş çözeltiden elde edilen TGA ve DSC grafikleri ağırlık kaybının 403 °C ye reaksiyonların ise 424°C ye kadar sürdüğünü göstermektedir. TGA grafiği 122°C, 238°C ve 368°C de pik oluşturan üç farklı bölgede ağırlık kaybı göstermektedir. Toplam ağırlık kaybı % 83,57 olarak ölçülmüştür. Sol-jel tekniği kullanılarak hazırlanan % 0-0,2 Li katkılı ZnO ince filmler cam altlıklar üzerine spin kaplama cihazı kullanılarak kaplanmıştır. Filmler son kat kaplandıktan sonra 450-550°C de 1 saat ısıl işleme tabi tutulmuştur. XRD incelemesinde bütün numuneler çoklu kristal yapıda olup yalnızca ZnO' e ait Zincite (JCPDS 36-1451) yapısında kristalleşme görülmüştür. JCPDS 36-1451 verileriyle karşılaştırıldığında bütün numunelerde (002) düzlemlerinden elde edilen kırınım piklerinde diğer piklere göreceli olarak bir yükselme olduğu gözlenmiştir. Katkılı ve katkısız filmlerin XRD paternlerini karşdaştırdığımızda yönlenmenin ve latis parametrelerinin düşük konsantrasyonlu katkıdan etkilenmediği gözlenmiştir. SEM mikrograflannda bütün filmlerdeki tane boyutunun 50 mn' nin altoda olduğu'"i gözlenmiştir. 550°C de ısıl işlem görmüş 10 katlı bir filmin yandan SEM mikrografL alınmış ve filmin kalınlığının 0,75 um civarında olduğu gözlenmiştir. Filmlerin UV ve görünür bölgedeki optik geçirgenliğini incelediğimizde bütün filmlerde UV bölgede düşük, görünür bölgede yüksek geçirgenliklerin elde edildiği görülmüştür. Optik bant aralığının katkı konsantrasyonu arttıkça arttığı ve ısıl işlem sıcaklığı arttıkça düştüğü gözlemlenmiştir. Aym şekilde %1 Cu, %1 Mn, %1 Al ve %1 Li katkılı ZnO ince filmler cam altlıklar üzerine kaplanmış, bu filmler 550°C de 1 saat ısıl işleme tabi tutulmuştur. XRD incelemesinde Al katkılı ZnO film haricinde (ZnO: Al; amorf) bütün filmler, Zincite (JCPDS 36-1451) yapısında kristalleşmiştir. Bütün kristalleşmiş filmler c- ekseninde tane yönlenmesi göstermiştir. SEM mikrografları incelendiğinde katkısız ZnO filmin^ %1 katkılı ZnO:Li filminin ve %1 katkılı ZnO:Mn filminin tane boyutlarının 50 nm' den düşük, %1 katkılı ZnO:Cu filminin tane boyutunun ise 50- 100 nm arasında olduğu gözlenmiştir. AFM mikrografları ve bunlardan elde edilen yüzey pürüzlülüğü değerleri karşılaştırıldığında katkılandırmanın genel olarak yüzey pürüzlülüğünü arttırdığı gözlenmiştir. Al dışındaki bütün katkıların bant boşluğunu çok az artırdığı gözlenmiştir. Görünür bölgede bütün filmlerin optik geçirgenliği yüksektir. Yalnızca Al katkılı filmler UV bölgede katkısız filmlerden yüksek geçirgenlik göstermiştir.
Özet (Çeviri)
ğ ;- /“.»?”V-*\, SUMMARY ^14^' Doped and undoped ZnO thin films were deposited on glass substrates by a sol-gel technique. Zn-acetate and Li-acetate for Zn and Li, copper (II) acetate monohydrate for Cu, manganese (II) chloride dehydrate for Mn and aluminum chloride for Al were used as metal sources. A homogeneous and stable solution was prepared by dissolving acetates in the solution of 2-propanol and ethanolarnine, manganese (II) chloride dehydrate in the solution of 2-propanol and aluminum chloride in the solution of acetic acid. Spin coated solutions were preheated at 250°C for 1 minute after each coating. Undoped ZnO solution was dried under the hood at room temperature for three weeks and then thermal analysis was performed by using TGA and DSC between 25- 600°C. TGA and DSC graphics of dried solution showed that weight loss and reactions continued until 403°C and 424°C respectively. TGA graphic showed three different weight loss steps with peaks at 122°C, 238°C and 368°C. Total weight loss was measured as % 83.57. Using the sol-gel process % 0-0.2 Li doped ZnO thin films were prepared on glass substrates with spin coating. Final films were post-annealed at 450-550°C for 1 hour. XRD analysis showed that all samples were polycrystalline and crystallized in Zincite (JCPDS 36-1451) structure of ZnO. Compared to JCPDS 36-1451 data, all samples showed increasing intensities in diffraction peaks belonging to (002) plane. When XRD patterns of doped and undoped films were compared, low concentrations of Li doping did not show any effect on the orientation. In addition, there was no change in the lattice parameters of the films. SEM micrographs showed that grain size of all the films was under 50nm. The thickness of a 10 layered film was measured as 0.75pjn from the cross sectional SEM micrograph. Transparency of all the films was high in the visible range and low in the near UV range. Optical bandgap increased with increasing doping concentration and decreased with increasing annealing temperature. In the same way, %1 Cu, %1 Mn, %1 Al and %1 Li doped ZnO thin films were prepared on glass substrates and post-annealed at 550°C for 1 hour. XRD analysis of doped ZnO films also crystallized Zincite structure except Al doped films (ZnO:Al; amorphous). All crystallize films showed c-axis orientation. SEM micrographs showed that average grain size of undoped ZnO, ZnO:Li and ZnO:Mn films was under 50nm. Grain size of Zn:Cu was between 50-lOOnm. Analysis of AFM micrographs showed that doped ZnO films had higher surface roughness compared to undoped ZnO films. In all films except Al doped films the optical band gap slightly increased by doping. In the visible range optical transparency of all films increased by doping. In the near UV range, only transparency of Al doped ZnO films increased compared to undoped ZnO films.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- İlkokul çağı erkek çocuklarında inmemiş testis anomalisi ve insidansı
The anomaly and incidence of cryptorchidism in primary school boys
SERDAR SEZGİN
- Samsun ve çevresinde tarla sarmaşığı (conuolvulus arvensis L.)'na karşı biyolojik savaşa esas olacak fauna tespiti
Investigations on the insect fauna of the field binweed (Conuolvulus arvensis L.) related to its biological control in Samsun Province
YASEMİN UFUK GERMAN
- 1,3-difenil-4,5-bis(hidroksiimino)-imidazolidin ve Ni(II), Cu(II), Pd(II), UO2(VI) komplekslerinin sentezi
Başlık çevirisi yok
VEFA AHSEN
Doktora
Türkçe
1984
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER BEKAROĞLU