Geri Dön

Processing optimization of SiO2-capped aluminum-doped ZnO and amorphous in-Zn-Sn-oxide thin films for transparent heater and near-infrared reflecting applications

AZO/SiO2 ve a-ZITO ince filmlerin saydam ısıtıcı ve ısı yansıtma uygulamalarına yönelik optimizasyonu

  1. Tez No: 720866
  2. Yazar: HİLAL AYBİKE CAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK, DOÇ. DR. HASAN AKYILDIZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 189

Özet

Bu tez çalışmasında, saydam ısıtıcı ve ısı yansıtıcı uygulamalarına yönelik olarak AZO/SiO2 ve amorf In-Zn-Sn-oksit (a-ZITO) fonksiyonel kaplamalar geliştirilmiştir. Her iki kaplama türü de magnetron sıçratma yöntemi ile üretilmiş, fakat a-ZITO kaplamaların geliştirilmesinde kombinatoryal yöntemden faydalanılmıştır. Nihai fonksiyonel kaplamalara bir dizi optimizasyon sonrası ulaşılmıştır. Örnekler 75x50 mm2 cam altlıklar üzerinde biriktirilmiştir. Ayrıca, elektrotermal özelliklerin iyileştirilmesi için biriktirme sonrası tavlama koşulları 400 °C ve Ar+%4 H2 atmosferi olarak belirlenmiştir. 750 nm kalınlıkta ve polikristalin yapıda üretilen AZO/SiO2 kaplamalar, oda sıcaklığında 3774 S/cm elektriksel iletkenlik, 3,53 Ω/□ düzlemsel direnç, 1,14x1021 cm-3 taşıyıcı konsantrasyonu ve 20,48 cm2/Vs Hall mobilitesi değerlerini sağlarken, görünür bölgede %96 ışık geçirgenliği ve 2,5 µm'de %73 reflektans sergilemiştir. Elektrotermal testler, 12 V uygulama durumunda 5981 W/m2 güç yoğunluğu ile yüzey doyum sıcaklığının 161 °C olduğunu göstermiştir. Buz giderme testleri, -40 °C'ye soğutulmuş numunelerle gerçekleştirilmiş ve tüm buz ve suyun giderilmesi için gereken sürenin 180 saniye olduğunu ortaya koymuştur. Nihai, a-ZITO kaplama kompozisyonu kombinatoryal biriktirme yöntemi kullanılarak belirlenmiş ve bu kompozisyon dahilinde üretilen hedef malzemeden, 150 °C altlık sıcaklığında kaplamalar oluşturulmuştur. 750 nm kalınlığındaki ZITO kaplamalar, tavlama sonrası da amorf yapıyı korumuştur. Bu kaplamaların, oda sıcaklığı elektriksel iletkenliği 1805 S/cm, düzlemsel direnci 7,49 Ω/□, taşıyıcı konsantrasyonu 0,3x1021 cm-3 ve Hall mobilitesi 36,59 cm2/Vs olarak belirlenirken, görünür bölge ışık geçirgenliği %86 ve 2,5 µm'de reflektans değeri %35 şeklinde ölçülmüştür. 12 V gerilim altında yüzey doyum sıcaklığı 112 °C, güç yoğunluğu 4635 W/m2 ve -40 °C'den başlayacak şekilde buz giderme süresi 173 saniye olarak saptanmıştır.

Özet (Çeviri)

In this study, AZO/SiO2 and amorphous In-Zn-Sn-oxide (a-ZITO) functional coatings were developed with a combinatorial approach for the transparent heater and heat reflecting applications. AZO/SiO2 and amorphous In-Zn-Sn-oxide (a-ZITO) coatings were obtained via magnetron sputtering. A series of optimization steps were carried out specific to each method and coating type. The samples were produced on 75x50 mm2 glass substrates. Further, optimum post-deposition annealing conditions were identified as 400 °C and Ar+%4 H2 atmosphere to improve electrothermal properties. 750 nm thick and polycrystalline AZO/SiO2 coatings displayed impressive room-temperature electrical conductivity of nearly 3774 S/cm with a sheet resistance of 3.53 Ω/□, the carrier concentration of 1.14x1021 cm-3, and Hall mobility of 20.48 cm2/Vs. These films exhibited very high optical transmittance (96%) in the visible range and reflectance (73% at 2.5 µm) in the NIR region. Electrothermal tests demonstrated that the achievable saturation temperature was 161 °C with a power density of 5981 W/m2 in case of applying 12 V. Deicing tests were performed with samples cooled to -40 °C and resulted with complete removal of ice/water only within 180 s. a-ZITO coatings were deposited using a 3" sputtering target on substrates held at 150 °C. This target was prepared within a particular oxide composition which was determined via a combinatorial approach. The films were remained amorphous after the annealing step and demonstrated room-temperature electrical conductivity of 1805 S/cm, the sheet resistance of 7.49 Ω/□, the carrier concentration of 0.3x1021 cm-3, and Hall mobility of 36.59 cm2/Vs. The transmission in the visible range and reflectance at 2.5 µm was measured as 86% and 35%, respectively. a-ZITO coating was displayed a saturation temperature of 112 °C and a power density of 4635 W/m2 whereas defrosting within 173 s (initial temperature -40 °C) was observed with 12 V input.

Benzer Tezler

  1. Kord teli uygulamalarına yönelik çeliklerin üretim ve sürekli döküm proses parametrelerinin optimizasyonu

    Optimization of production and continuous casting process parameters of steels for cord wire applications

    İLKER AYÇİÇEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK

  2. Optimization of fabrication steps for n-type c-Si solar cells

    N-tipi kristal silisyum güneş gözesi üretimi için fabrikasyon basamaklarının optimizasyonu

    EFE ORHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN

    PROF. DR. RAŞİT TURAN

  3. Investigation of the pre-concentration possibility of scandium ores

    Skandiyum içerikli cevherlerin ön-zenginleştirilebilme olanaklarının belirlenmesi

    YİĞİT ALTINSEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NACİ EMRE ALTUN

    PROF. DR. YAVUZ ALİ TOPKAYA

  4. Silika katkılı ışık geçirgenliğine sahip AlON seramiklerin reaktif spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of reactive spark plasma sintered transparent AlON ceramics with silica additive

    HASAN TAVİL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN