Processing, characterization and development of rare earth doped lead magnesium niobate ferroelectric ceramic capacitors by sol-gel technique
Sol-jel tekniği kullanılarak nadir toprak katkılı kurşun magnezyum niyobat ferroelektrik seramik kapasitörlerin üretimi, karakterizasyonu ve geliştirilmesi
- Tez No: 297881
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Seramik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 273
Özet
Bu tez, kapasitör uygulamalarına sol-jel tekniği kullanılarak elde edilen saf Kurşun Magnezyum Niyobat (PMN) ve Nadir Toprak (Er, Eu, Dy, Sm ve Tb) katkılı nano ölçekli tozların ve n-tipi Si altlıklar üzerine kaplanan PMN ince filmlerin relaksör ferroelektrik olarak sentezlenmesi, karakterizasyonu ve elektriksel özelliklerini içermektedir. Bu anlamda, şeffaf solüsyon Pb, Mg ve Nb bazlı başlangıç malzemeleri, metil alkol ve glasiyel asetik asit kullanılarak hazırlanmıştır. Solüsyonlar jel yapılı PMN karışımı oluşturmak için 80 santigrat derecede 60 dakika kurutulmuş ve hava ortamında 530 santigrat derecede 3 saat, 950 santigrat derecede 2 saat ısıl işlem yapılmıştır. Sinterlemeden sonra, PMN bazlı nano ölçekli tozlar elde etmek için PMN tozları oda sıcaklığında 12 saat öğütülmüştür. Son olarak, tozlar alkol içerisinde dağıtılmış ve elde edilen süspansiyon damlatma ve spin kaplama teknikleri ile n- tipi Si üzerine kaplanmıştır. Kaplamalara hava ortamında, 730 santigrat derecede, 1 saatte tavlama işlemi uygulanmıştır. Toz ve kaplamaların ısıl, yapısal, mikroyapı, optik, mekanik ve elektriksel özellikleri diferansiyel termal analiz-termogravimetri (DTA-TG), Fourier transform infrared (FTIR), X-ışını saçınımı (XRD), taramalı electron mikroskop-enerji dağılım spektroskopi (SEM-EDS), atomic kuvvet mikroskobu (AFM), dinamik ultra sertlik (DUH), kazıma, kırılma indisi, spektrofotometre, yüksek çözünürlüklü dielektrik analiz and akım-voltaj karakterizasyonu için Keithley 2400 cihazları kullanılarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar, perovskit faza sahip PMN bazlı ince filmlerin 730 santigrat derecede sol-jel tekniği ile elde edilen tozların süspansiyonu metodu kullanılarak üretilmesinin mümkün olduğunu göstermiştir. En uygun kapasitör filmler fotoğraf makinelerinde kullanılan ışık saçınımlı diot (LED) flaş devresinde çok düşük dolma-boşalma süresinde (17 ms) başarılı bir şekilde uygulanmıştır.
Özet (Çeviri)
The present thesis demonstrates synthesis, characterization and electrical properties of relaxor ferroelectric pure Lead Magnesium Niobate (PMN) and Rare Earths (RE) (Er, Eu, Dy, Sm and Tb) doped nano scale powders and PMN thin films on n-type Si substrates using sol-gel technique for capacitor applications. With this respect, transparent solutions were prepared from Pb, Mg and Nb based precursors, methyl alcohol and glacial acetic acid (GAA). The obtained solutions were dried at 80 degree celcius for 60 minutes in air to form gel structure of PMN mixture and heat treated at 530 degree celcius for 3 hours and consequently annealed at 950 degree celcius for 2 hours in air. After the sintering, the PMN powders were milled for 12 hours at room temperature to obtain PMN based nano scale powders. Finally, the powders were dispersed in alcohol and the obtained suspensions were deposited on n-type Si substrates using drop and spin coating systems and then annealed at 730 degree celcius for 1 hour in air. Thermal, structural, microstructural, optical, mechanical and electrical properties of the powder and the coatings were characterized through differential thermal analysis-thermogravimetry (DTA-TG), Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), atomic force microscopy (AFM), dynamic ultra hardness tester (DUH), scratch tester, refractometer, spectrophotometer, high resolution dielectric analyzer machines and Keithley 2400 for current-voltage characterization. The results showed that it was possible to produce the perovskite phase PMN based thin films at 730 degree celcius using sol-gel derived powder precursor suspension method. The optimum capacitor films were successfully applied to a light emitting diode (LED) flash device for camera for very low filling and draining time (17 ms).
Benzer Tezler
- Katı oksit yakıt hücreleri için ce1-x Mx O2-(x/2) esaslı elektrolitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of ce1-x Mx O2-(x/2) based electrolytes for solid oxide fuel cells
GÖKNUR DÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Enerjiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ALİ FARUK ÖKSÜZÖMER
- Demir bazlı seramik süperiletkenlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Characterization and preparation of iron based ceramic superconductors
ADİL GÜLER
Doktora
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
PROF. DR. YILDIRHAN ÖNER
- Characterization and beneficiation of Malatya / Kuluncak rare earth elements ore
Malatya/Kuluncak nadir toprak elementi cevherinin karakterizasyonu ve zenginleştirilmesi
BURAKHAN ERSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FIRAT BURAT
- Nikel ve kobalt katkılı seydişehir alümina tozlarından sinter seramik esaslı malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları
Development of sintered ceramic based materials from seydi̇şehi̇r alumina powders with nickel and cobalt additives and pertinent characterization investigations
CEREN ERGÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Recycling of waste NdFeB magnets for recovery of rare earth elements by combining pyro- and hydrometallurgy
Piro/hidrometalurjik tekniklerle nadir toprak elementlerinin atık NdFeB mıknatıslardan geri kazanımı
ELİF EMİL KAYA
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
PROF. DR. KARL BERNHARD FRİEDRİCH