Crystal growth and investigations on the effects of hydrogen doping of Vo 2
Vo 2 kristal büyütmesı ve hidrojen ile katkılanmasının üzerine incelemeler
- Tez No: 538954
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TALİP SERKAN KASIRGA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Vanadyum Dioksit(VO 2 ), 65◦ C'da metal-yalıtkan faz geçişi gösteren güçlü etkileşimli bir materyaldir. Bu faz geçişi VO 2 'nin önemli elektronik özelliklerinden kaynaklanmaktadır ama bu özelliklerin doğası kesin bir biçimde bilinmemektedir. Faz geçişinin arkasındaki fiziksel nedenler daha iyi bilinebilirse; ultra-hızlı elektriksel ve optik anahtarlama, sensör ve Mott-alan etkili transistör uygulamalarının hayata geçirilmesine katkı sağlanmış olur. Elektronik özellikleri anlamadaki önemli deneylerden biri Hall efekti deneyidir ama VO 2 'nin asiküler(iğnemsi) doğası nedeniyle bu deney sadece ya milimetre boyundaki aygıt yapımı için uygun olmayan örneklerde ya da düzensiz strese sahip polikristal ince filmlerde çalışılmıştır ama bu örneklerden alınan ölçümler tatmin edici değildir. Bu tezde 50-100 μm arası ve 50-170 nm kalınlığında düşük en-boy oranlı VO 2 kristalleri üretmek için yeni bir Kimyasal Buhar Biriktirme kristal büyütmesi metodu sunmaktadır. Elde edilen kristaller mekanik olarak büyütme alttaşından alınabilmekte ve Hall etkisi ölçümleri ya da Geçirimli Elektron Mikroskopu çalışmaları için transfer edilebilinmektedir. Ek olarak yaygın olarak kullanılan silika, silikon, kuartz ve safir alttaşları için olan yüzey kimyası ve oksijen satürasyonu ile ilgili bazı hususlar gösterilmiştir. Safir c-düzlemindeki VO 2 büyütmesi için önemli ölçüde randıman veren bir metot da geliştirilmiştir. VO 2 kristallerinin hidrojen ile katkılanması metal-yalıtkan faz geçişini bastırır, bu olayın anlaşılması faz geçişinin arkasında yer alan etkileri anlamamıza yardımcı olabilir. Yalıtkan faz ile hidrojen ile katkılanmış iletken faz arasındaki ilişkiyi incelemek için bir tekil kristal VO 2 kirişi yalnızca yarısından hidrojenle katkılanmıştır. Analiz için Geçirmeli Elektron Mikroskobu kullanılmıştır. İki uçlu bir VO 2 aygıtı kullanılarakda hidrojen katkılanmasının kristalin elektronik özellikleri üstündeki etkisi incelenmiştir. Özetle bu tez Hall-etkisi incelemeleri, iki-uçlu aygıt yapımı ya da Geçirmeli Elektron Mikroskopu çalışmalarında kullanılması amacıyla 50-100 μm boyutlarında ve 75-170 nm kalınlığında düşük en-boy oranlı tekil kristal VO 2 'nin Kimyasal Buhar Biriktirme'sinde yeni bir kristal büyütme yöntemini sunmaktadır. Büyütme sürecini yönetmek için silika, silikon, kuartz ve safir alttaşlarındaki yüzey kimyası ve oksijen arasındaki ilişki araştırılmıştır. Bu metotlarla birlikte VO 2 'nin kristal büyütme mekanizmasının daha iyi anlaşılması hedeflenmektedir.
Özet (Çeviri)
Vanadium Dioxide(VO 2) has been studied extensively for its interesting electronic structure that allows it to go through Metal-Insulator Transition(MIT) at 65◦C. The nature of this phenomena is not entirely clear and more research is needed to firmly establish the science behind it and to realize possible applications; such as ultra-fast electrical and optical switching, sensor devices and Mott-Field Effect Transistors. One of the important experiments to understand the electronic structure of a material is Hall-effect measurements but due to acicular (needle like) nature of VO 2 crystals, this subject is only studied either on millimeter sized samples which are not suitable for many device applications or on poly crystalline thin films that are under non-uniform stress due to the substrate effects which gives unsatisfactory results when performing experiments. This thesis suggest a new method of chemical vapour deposition(CVD) growth for low aspect ratio VO 2 crystals that have lengths between 50-100 μm and thicknesses between 40-170 nm. These crystals can be mechanically removed from the substrate and transferred to use in different applications such as Hall-effect measurements or Transmission Electron Microscope(TEM) studies. Additionaly this work shows some aspects of the surface chemistry of the widely used Silica, Si, quartz and Sapphire substrates; relating with the control of oxygen saturation on the surface. Another VO 2 growth method for c-plane sapphire that leads to considerably more crystal yield is shown. Hydrogenation of the VO 2 crystals suppresses the MIT so understanding this phenomena might help us better understand the effects lying behind the transition. To study this phenomena a crystal is doped only from half by blocking the passage of hydrogen to other half so the interplay between the insulating phase and hydrogenated conductive phase can be observed. As the analysis tool, TEM is used on this sample. Using a two-terminal device of a VO 2 crystal, the effects of hydrogenation on the electronic properties have also been studied. Overall this thesis introduces a new method for CVD growth of VO 2 which is used in various applications such as Hall-effect experiments, two terminal devices and TEM studies. To control the growth process the interplay between oxygen and surface chemistry of sapphire, silica, Si and quartz substrates have been investigated. With these studies a better understanding of the mechanics of growth is intended.
Benzer Tezler
- Li2O - ZnO - Al2O3 camlarının kontrollü kristalizasyonu ve cam seramiklerin karakterizasyonu
The Controlled crystallization of Li2O - ZnO - Al2O3 - SiO2 glasses and the characterization of glass ceramics
ENGİN MAYTALMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM DEMİRKESEN
- Alümina ilavesinin Li2O-ZnOSi2 cam ve cam seramiklerinin kristalizasyon davranışı, mekaniksel ve kimyasal özellikleri üzerine etkisi
Başlık çevirisi yok
ELVAN BİLGE ÇUKUR
- Ultrasona duyarlı hidrojellerin sentezi ve ilaç salım davranışlarının incelenmesi
Synthesis of ultrasensitive hydrogels and investigation of drug release behavior
ŞULE BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CUMA BİNDAL
- Sodyum perborat kristalizasyonunun stokiometrik ve stokiometrik olmayan şartlarda incelenmesi
Investigation of crystallization of sodium perborate at stoichiometric and non-stoichiometric conditions
G.YILDIZ YÜKSEL