Sol-gel processing of organically modified ITO thin films and characterization of their optoelectronic and microstructural properties
Organik olarak modifiye edilmiş sol-jel esaslı ITO ince filmlerin üretimi ve optoelektronik ve yapısal özelliklerinin karakterizasyonu
- Tez No: 318965
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CANER DURUCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Bu çalışma kapsamında indiyum kalay oksit (ITO) ince filmleri cam altlıklar üzerinde oluşturulmuştur. Kaplama solüsyonları, indiyum klorür dörthidrat (InCl3?4H2O) ve kalay klorür beşhidratın (SnCl4?5H2O) organik solüsyonlar içerisinde çözülmesiyle hazırlanmıştır. İlk olarak, standart/modifiye edilmemiş kaplama solüsyonları ile ITO ince film oluşturulması denenmiştir. Hava ortamında gerçekleştirilen kalsinasyon işleminin (300 ? 600 °C) ve kaplama işlem sayısının (1, 4, 7, ya da 10), ITO ince filmlerin optoelektronik özellikleri (elektriksel iletkenlik ve ışık geçirgenlik), kristal yapısı ve mikroyapısına etkisi incelenmiştir. Buna ek olarak; performans özellikleri çok-katmanlı filmlerle karşılaştırılabilir tek-katman ITO ince filmler, organik olarak modifiye edilmiş kaplama solüsyonlarından elde edilmiştir. Bir kurutma/mikroyapı kontrol katkı maddesi olan oksalik asit dihidrat (OAD) standart kaplama solüsyonlarına eklenmiştir. ITO ince filmlerin mikroyapı ve kimyasal karakteristiğindeki muhtemel iyileşmeler sonucunda filmlerin optoelektronik özelliklerinin OAD eklentisi ile artacağı düşünülmüştür. Sollerdeki OAD miktarının ve kaplama sonrası uygulanan kalsinasyon işleminin ITO ince filmlerin optoelektronik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Son olarak, kaplama işlemi sonrası uygulanan kurutma işlemindeki sıcaklığın (100 ? 200 °C) ve sürenin (10 ? 60 dk) ITO filmlerin elektriksel, optik ve mikroyapı özellikleri üzerine etkisi tartışılmışıtr. Filmlerin analitik karakterizasyonları taramalı elektron mikroskobu (SEM), x-ışını kırınım (XRD) yöntemi, x-ışını fotoelektron (XPS) spektroskopisi, ultraviyole-görünür (UV-Vis) spektroskopi, fourier dönüşüm kızılötesi (FTIR) spektroskopi, atomic kuvvet mikroskobu (AFM) ve dört-nokta direnç ölçümü ile yapılmıştır. ITO ince filmlerinin; film oluşturma verimi, yüzey kaplanması/tutunması ve homojenliği OAD eklentisi ile arttığı gösterilmiştir. Ayrıca, OAD eklentisi, filmlerin elektriksel özelliklerini arttırarak film kalınlığını önemli ölçüde etkilememiştir (45±3 nm). Yüksek ışık geçirgenliğine (98%, görünür bölgede) ve minimum 3.8±0.4 k?/sqr yüzey direncine sahip ITO filmleri, optimize edilmiş OAD miktarı (0.75 M) içeren kaplama solüsyonlarından oluşturulmuştur. OAD (0.75 M) ile modifiye edilmiş ITO ince filmler için optimum kurutma sıcaklığı 100 °C, kurutma süresi ise 10 dakika olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Indium tin oxide (ITO) thin films were formed on glass substrates by sol-gel method. Coating sols were prepared using indium chloride tetrahydrate (InCl3?4H2O) and tin-chloride pentahydrate (SnCl4?5H2O) stabilized in organic solvents (acetylacetone and ethanol). First attempt was to synthesize ITO thin films using standard/unmodified coating sols. The effect of calcination treatment in air (300 ? 600 °C) and number of coating layer(s) (1, 4, 7 or 10) on optoelectronic properties (electrical conductivity and optical transparency), crystal structure and microstructure of ITO thin films were investigated. In addition, single-layer ITO thin films with optoelectronic properties comparable to multi-layered films were prepared by employing organically modified coating sols. Oxalic acid dihydrate (OAD) ?a drying/microstructure control agent? addition to standard sol formulation was achieved. The rationale was to improve the optoelectronic properties of ITO films through enhancement in microstructure and chemical characteristics upon OAD addition. The effects of OAD content in the sol formulation and post-coating calcination treatment on electrical/optical properties of ITO films have been reported. Finally, the effects of post coating drying temperature (100 ? 200 °C) and time (10 ? 60 min) on optoelectronic and microstructural properties of OAD-modified ITO thin films were discussed. Thin films have been characterized by scanning electron microscopy (SEM), x-ray diffraction (XRD),x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and four-point probe measurement techniques. It was shown that film formation efficiency, surface coverage and homogeneity were all enhanced with OAD addition. OAD modification also leads to a significant improvement in electrical conductivity without affecting the film thickness (45±3 nm). Highly transparent (98 % transmittance in visible region) ITO thin films with a sheet resistance as low as 3.8±0.4 k?/sqr have been obtained by employing coating sols with optimized OAD amount (0.75 M). The optimum post-coating drying temperature (100 °C) and drying time (10 min) was also determined for 0.75 M OAD-modified ITO thin films.
Benzer Tezler
- Al-butoksit'in sol-jel yöntemi ile modifikasyonu ve oluşan ürünün kaplamada kullanılması
Modification of Al-butoxide by the sol-gel process and using the product as coating material
GAMZE GÜL AVCI
- Sol-jel yöntemi ile monolit mof nanokompozitlerinin üretimi: UiO-66/ZIF-8
Sol-gel processing of monolithic mof nanocomposites: UİO-66/ZIF-8
PINAR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERNA TOPUZ
- Sol-gel processing of silver-doped silica and assessment of its structural and antimicrobial properties
Sol-jel yöntemiyle gümüş-aşılanmış silikat esaslı malzemelerin geliştirilmesi ve yapısal ve antibakteriyel özelliklerinin karakterizasyonu
BETÜL AKKÖPRÜ AKGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANER DURUCAN
- Hedef kimyasala duyarlı floresan malzemelerin sentezi ve kimyasal sensörlerde kullanımı
Synthesis of fluorescent materials sensitive to target chemicals and usage in chemical sensors
FEHMİ KARAGÖZ