Synthesis and investigation of transition metal oxide-doped heavy metal oxide glasses for their evaluation as large band gap semiconductors
Geçiş metal oksit katkılı ağır metal oksit camların geniş bant araliğina sahip yari iletkenler olarak değerlendirmesi amacıyla sentezi ve incelenmesi
- Tez No: 488176
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MİRAY ÇELİKBİLEK ERSUNDU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Ağır metal oksit camlar, düşük fonon enerjileri, kimyasal kararlılıkları, korozyon dayanımları, üstün mekanik özellikleri, düşük ergime ve cam geçiş sıcaklıkları, yüksek kırılma indisleri ve yüksek optik geçirgenlikleri sayesinde optik haberleşme sistemlerinde, veri depolamada, lazerlerde, sensörlerde ve çeşitli opto-elektronik uygulamalarda büyük bir kullanım potansiyeline sahiptir. Ağır metal oksit camlar arasında ise, TeO2 ve Sb2O3 esaslı camlar öne çıkmaktadır. Bu camlar, kimyasal ve termal kararlılıklarının arttırılmasına olanak verir şekilde geniş bir aralıkta katlandırılabilir ve üçlü, dörtlü hatta beşli sistemler halinde hazırlanabilirler. Bileşenlerin, camların termal, fiziksel, mekanik, optik, elektriksel, vb. özelliklerini büyük ölçüde etkilediği bilinmektedir. Geçiş metaller, sahip oldukları farklı yükseltgenme basamakları sayesinde, ağır metal oksit esaslı camların elektriksel iletkenliğini iyileştirmekte, optik geçirgenliklerini orta-kızılötesi bölgeye kadar yükseltmekte ve lineer olmayan optik özelliklerini geliştirmektedir. Bunun yanı sıra, geçiş metal oksit içeren ağır metal oksit camların, mekanik olarak sert olduğu, nem tutmadığı, kimyasal olarak oldukça kararlı olduğu bilinmektedir. Bu nedenlerle, geçiş metal oksit katkılı ağır metal oksit camlar ilgi çekici bir çalışma konusudur. Bu konu üzerine literatürde birçok çalışma bulunmasına rağmen; yapılacak yeni çalışmalar bu camların özellikle uygulama potansiyellerinin değerlendirilebilmesi için bilinmeyen özelliklerinin tespiti ve geliştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Bu bağlamda, çeşitli bileşimlerde hazırlanmış geçiş metal oksit katkılı ağır metal oksit camların termal, fiziksel, yapısal, kinetik ve sıcaklığa bağlı optik özelliklerin incelenmesi ve opto-elektronik uygulamalarda şeffaf, geniş bant aralığına sahip yarı iletken malzemeler olarak kullanılabilirliklerinin araştırılması bu tezin amacı olarak belirlenmiştir. Bu tez kapsamında sırayla üç cam sistemi üzerinde çalışılmıştır; MeO2-PbCl2-TeO2 (MeO2 = Bi2O3, Sb2O3, WO3, MoO3, ZnO), WO3-MoO3-TeO2 ve WO3-MoO3-Sb2O3. İlk çalışılan sistemde, TeO2'nin ağ yapısını bozacak ikinci bileşen olarak PbCl2 seçilmiş ve farklı geçiş metal oksitler PbCl2-TeO2 cam sistemine üçüncü bileşenler olarak eklenmiştir. Yapılan analizler sonucu, MoO3 ve WO3 en iyi optik özellikleri sağlayan geçiş metal oksitler olarak belirlenmiş ve iki farklı cam yapıcı oksit içeren (TeO2 ve Sb2O3) iki yeni cam sistemi olarak WO3-MoO3-TeO2 ve WO3-MoO3-Sb2O3 üzerinde çalışılmıştır. Belirtilen bileşimlerde camlar üretilip geçiş metal oksit türünün iki farklı ağır metal oksit cam sisteminin termal, fiziksel, optik ve elektriksel özelliklerine etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak, çalışılan geçiş metal oksit katkılı ağır metal oksit camların, transparan yarı iletken malzemeler olarak opto-elektronik uygulamalarda kullanım potansiyeline sahip olduğu belirlenmiştir. Bu tez, detaylı ve sistematik olarak MeO2-PbCl2-TeO2 (MeO2 = Bi2O3, Sb2O3, WO3, MoO3, ZnO), WO3-MoO3-TeO2, ve WO3-MoO3-Sb2O3 bileşimindeki camların üretimi, termal, fiziksel, yapısal, kinetik ve sıcaklığa bağlı optik özelliklerinin incelenmesi ve bu camların opto-elektronik uygulamalarda kullanım potansiyellerinin değerlendirilmesi açısından literatüre katkı sağlayacak ve yapılacak yeni çalışmalara ışık tutacaktır.
Özet (Çeviri)
Heavy metal oxide glasses have been investigated extensively due to their relatively low phonon energy, high refractive index, low glass transition and melting temperature, high dielectric constant and wide transmission range into the mid-infrared part of the electromagnetic spectrum. Owing to these numerous properties, heavy metal oxide glasses are promising materials for many opto-electronic applications such as optical data storage, lasers, sensors and spectroscopic applications. TeO2 and Sb2O3-based glasses have become prominent among the heavy metal oxide glasses. These glasses are suitable for doping and able to form ternary, quaternary or even quinary systems, which serves to increase the thermal and chemical stability of the glass. Additionally, it is known that the nature and concentration of the constituent oxides in multi-component systems substantially determine the thermal, physical, mechanical, optical, and electrical, etc. properties of the glass. Due to the variety of different oxidation states, transition metal oxides are able to enhance the electrical properties, increase the optical transmittance up to near infrared region and contribute the non-linear optical properties of heavy metal oxide glasses. In addition to this, heavy metal oxide glasses including transition metal oxides have been reported as mechanically rigid, non-wettable, chemically and thermally stable glasses. Therefore, investigation of transition metal oxide doped heavy metal oxide glasses is an interesting research area, there exist several studies on such glasses but novel studies are significant in terms of investigate and define the unknown futures of it. Therefore, in this study transition metal oxide doped heavy metal oxide glasses were investigated with the aim of characterization their thermal, physical, structural, kinetic and temperature dependent optical properties and evaluation of their potential to be used as transparent large band gap semiconductors. Within the scope of this thesis, glass samples in three different systems, MeO2-PbCl2-TeO2 (MeO2 = Bi2O3, Sb2O3, WO3, MoO3, ZnO), WO3-MoO3-TeO2 and, WO3-MoO3-Sb2O3, were synthesized. In the first studied system, PbCl2-TeO2 glass was selected as the main matrix and various transition metal oxides, such as Bi2O3, Sb2O3, WO3, MoO3, ZnO were chosen as tertiary components. As a result of thermal, physical, structural and temperature dependent optical investigations, WO3 and MoO3 were identified as the transition metal oxides providing superior optical features and two new glass systems with different glass formers (TeO2 and Sb2O3) were designed as WO3-MoO3-TeO2 and WO3-MoO3-Sb2O3. Then, by conducting detailed analyses, the effects of the transition metal oxides were investigated for two different glass formers, TeO2 and Sb2O3. Consequently, potential use of transition metal oxide containing heavy metal oxide glasses was evaluated as transparent large band gap semiconductors for opto-electronic applications. This thesis is the first detailed and systematical study on the synthesis of MeO2-PbCl2-TeO2 (MeO2 = Bi2O3, Sb2O3, WO3, MoO3, ZnO), WO3-MoO3-TeO2 and WO3-MoO3-Sb2O3 glasses and investigation of their thermal, physical, structural, kinetic and temperature dependent optical properties to evaluate their potential to be used as transparent large band gap semiconductors for opto-electronics. Therefore, this thesis will make a great contribution to the literature not only by determining the thermal, physical, structural and kinetic properties but also by investigating the effect of different transition metal oxide on temperature dependent optical properties of different heavy metal oxide glasses which have great potential to be used as transparent large band gap semiconductors for opto-electronic applications.
Benzer Tezler
- Sodyum iyon piller için karbon takviyeli yenilikçi katot elektrotların sentezi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and investigation of electrochemical properties of carbon reinforced innovative cathode electrode for sodium ion batteries
AYŞENUR ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER
- PAN-rGo-TiO2 ve PAN-rGO-ZnO nanokompozit fotoelektrotların sentezi, karakterizasyonu ve elektrokimyasal, termal ve fotokorozyon özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and characterization of PAN-rGo-TiO2 and PAN-rGO-ZnO nanocomposite photoelectrodes, and investigation of its electrochemical, thermal, and photocorrosion properties
HATİCE ÖRNEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERYA TEKİN
- Computational investigation of battery materials using density functional theory
Yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak pil malzemelerinin hesaplamalı incelenmesi
DOAA AASEF AHMED AHMED
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA
- Laktat türevi yeni muz şekilli sıvı kristaller ve kompozitlerinin sentezi, mesomorfik ve elektro-optik özelliklerinin incelenmesi
Lactate derived new banana-shaped liquid crystals and their composites: Synthesis, characterization and investigation of electro-optical properties
AYKUN ÖZKONSTANYAN
- Investigation of infrared phosphorescence properties of chromium doped lanthanum gallogermanate phosphors sythesized by sol-gel method
Sol-gel yöntemi ile sentezlenen krom katkılı lantan galogermanat fosforlarının kızılötesi fosforesans özelliklerinin incelenmesi
BURCU CAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK