Elektrokimyasal olarak sentezlenen poli(hidridokarbin)'den elde edilen elmas-benzeri karbon filmlerin yapısal, fiziksel ve mekanik özellikleri
Structural, physical and mechanical properties of diamond-like carbon films obtained from electrochemically synthesized poly(hydridocarbyne)
- Tez No: 322726
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEMİL ALKAN, PROF. DR. ORHAN UZUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Physics and Physics Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Mekanik özellikler, Mechanical properties
- Yıl: 2012
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gaziosmanpaşa Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, elmas-benzeri karbon (EBK) filmlerin seramiğe dönüştürülebilen poli(hidridokarbin) (PHC) polimerinin pirolizi ile üretilmesi ve karakterizasyonlarının yapılması amaçlanmıştır. PHC'nin sentezi kolay ve hızlı bir yöntem olan koloroformun (CHCl3) elektrokimyasal polimerizasyonu ile gerçekleştirildi. Polimer elde edildikten sonra, dönel kaplama ile silisyum altlık üzerine (p-Si, 100) kaplandı. Daha sonra bu polimerik film argon atmosferinde 1 oC/dk hızla piroliz edilerek EBK' ye dönüştürüldü. Piroliz için 850 oC ve 1050 oC olmak üzere iki maksimum sıcaklık seçildi. Filmlerin morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AKM) ile incelendi edildi. Filmlerin yapısal özellikleri FTIR spektroskopisi, Raman spektroskopisi, X-ışınları kırınımı ve X-ışınları fotoelektron spektroskopisi ile karakterize edildi. Filmlerin mekanik özellikleri ise nanoçentme tekniği ile belirlendi. Ayrıca, hem polimer hem de EBK filmler metal-aratabaka-yarıiletken (MIS) diyot yapmak için aratabaka olarak kullanıldı. Üretilen bu diyotların elektriksel karakterizasyonları akım-voltaj (I-V) ölçümleri ile gerçekleştirildi. SEM fotoğraflarından filmlerin düz ve sürekli oldukları görüldü. Ancak, film yüzeylerinde FeO mikroparçacıkları tespit edildi. Bu mikroparçacıkların varlığı elektrolizde kullanılan çelik elektrotların aşınması sonucu çözeltiye karışan Fe'ye atfedildi. Raman spektrumlarında EBK piklerinin yanı sıra magnetit (Fe3O4) ve fayalit (Fe2SiO4) pikleri de gözlendi. Filmlerin XPS analizlerinde karbon, oksijen, silisyum ve demir elementlerine rastlandı. Mekanik analizler filmlerin sert ve tok olduğunu ortaya koydu. Uygulanan bütün çentik yükleri için sertlik ve elastik modulü değerleri sırasıyla 10-15 GPa ve 140-180 GPa aralıklarında bulundu. Yapısal ve morfolojik farklılıklarına rağmen, filmlerin mekanik özelliklerinin birbirlerine yakın olduğu belirlendi. PHC aratabakası kullanılarak elde edilen Ag/PHC/p-Si diyodunun iyi bir doğrultma özelliği ve yeterli ters doyma akımı gösterdiği gözlendi. İleri besleme I-V karakteristiği kullanılarak idealite faktörü (n) ve bariyer yüksekliği (?b) sırasıyla 1,93 ve 0,94 olarak bulundu.
Özet (Çeviri)
This dissertation focused on the preparation and characterization of diamond-like carbon (DLC) films produced by pyrolysis of polymeric precursor, poly(hydridocarbyne) (PHC). PHC were synthesized by a simple and quick method, which was electrochemical polymerization of chloroform (CHCl3). After synthesizing, it was coated onto silicon substrate (p-Si, 100) via spin coating. The polymeric films were then converted to DLC by pyrolysis under conditions that argon atmosphere and 1 °C/min heating rate. The maximum temperature of pyrolysis were determined to be 850 °C and 1050 °C. The morphologies of the films were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Structural analyses of the films were made by FTIR spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X-ray diffraction. The mechanical properties of the films were evaluated by nanoindentation. Furthermore, both the polymer and diamond-like carbon films were used as an interlayer to fabricate metal-interlayer-semiconductor (MIS) diodes. The SEM images showed that the films were smooth and continuous, a desired property in coating technology. However, FeO microparticles appeared on the surface, and it was thought that they might have come from the eroded stainless steel electrodes. As well as DLC peaks, magnetite (Fe3O4) and fayalite (Fe2SiO4) peaks were observed in the Raman spectra. Carbon, oxygen, iron and silicon were detected in the XPS analysis. The mechanical analysis revealed that the films were hard and tough. The hardness and elastic modulus values were found between 10-15 GPA and 140-180 GPA for all applied indentation loads, respectively. In spite of structural and morphological differences, hardness and elastic modulus values of the films were found close to each other. The fabricated Ag/PHC/p-Si diode using PHC as interlayer presented a good rectifying behavior and a sufficient reverse bias saturation. By using the forward bias I?V characteristics, the ideality factor (n) and barrier height (?b) of Ag/PHC/p-Si MIS structure were found to be 1,93 and 0,94 eV, respectively.
Benzer Tezler
- POLİ(HİDRİDOKARBİN) KATKILI POLİ(SİLİN-KO-KARBİN) POLİMERLERİNDEN TOZ SİLİSYUM KARBÜR ÜRETİMİ
PRODUCTION of POWDER SILICON CARBIDE from POLY(HYDRIDOCARBYNE) DOPED POLY (SILYNE-CO-CARBYNE) POLYMERS
ESEN KAYALICA
- Allil triklorsilan ve diklormetil vinilsilan monomerlerinden üretilen polikarbosilin polimerlerinin elektroeğirme yöntemi ile fiberlerinin üretilmesi
Fiber production of polycarbosilyne synthesized using allyl trichlorosilane and chloromethyl vinyl silane monomers by electrospinning method
HAYRİYE ONAY
- Paslanmaz çelik yüzeyine elektrokimyasal olarak sentezlenmiş ve Schiff bazı metal kompleksi tutturulmuş poli(Pirol-Ko-O-anisidin) / dekstran kompozit filmlerinin karakterizasyonu ve korozyon performansının belirlenmesi
Characterization and determination of corrosion performance of poly(Pyrrole-Co-O-anisidine)/dextran composite films electrochemically synthesized to stainless steel surface and Schif base metal complex attached
ŞİRİN DURAN
Doktora
Türkçe
2025
KimyaHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN YALÇINKAYA
- Electrochemical preparation and characterization of poly(3-methylthiophene) electrodes containing ferrocene species and using for determination of phenolic compounds
Ferrosen türleri içeren poli(3-metiltiyofen) elektrotların elektrokimyasal olarak hazırlanması, karakterizasyonu ve fenolik bileşiklerin tayininde kullanılması
UFUK BÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
KimyaRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiKimya Bölümü
YRD. DOÇ. DR. MUAMMER KAVANOZ
- 2-aminotiazolün polimerleştirilmesi ve poli(2-aminotiazol)'ün modifiye elektrot olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi
Polymerization of 2-aminothiazole and investigation of the usability of poly(2-aminothiazole) as modified electrode
HAKAN ÇİFTÇİ