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
- Tez No: 720866
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK, DOÇ. DR. HASAN AKYILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Isıtıcılar, Magnetron, Saydam yalıtım malzemeleri, İnce filmler, Calorifics, Magnetron, Transparent insulation materials, Thin films
- Yıl: 2022
- 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: Belirtilmemiş.
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
- Çiğit ve ayçiçek yağlarının doğal antioksidan içerikleri ile bu yağların stabilitelerinin arttırılmaları üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
ALİ KEMAL YALNIZ
Doktora
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHİR ÇOLAKO¦LU
- Ülkemizdeki çeşitli büyüklükteki yerleşim merkezlerinde uygulanabilecek kültür yapısı planlama modeli
The Planning model of the cultural building which applicable at different size of settlement center
MUSTAFA İNCESAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Şehircilik ve Bölge PlanlamaGazi ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUR ERKMEN
- Ön işlemenin ve askorbik asitin dondurularak depolanan yılan balıklarının (Anguilla anguilla) kalitesine etkileri
Başlık çevirisi yok
H.VOLKAN GÖKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN URAL
- Çeşitli rib örgülerin boyutsal özellikleri üzerine bazı araştırmalar
Başlık çevirisi yok
ARZU YAĞCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ARİF KURBAK
- İş kazaları: Genel değini ve üç örnek iş kolu incelemesi
Başlık çevirisi yok
SERPİL ERÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Çalışma Ekonomisi ve Endüstri İlişkileriGazi ÜniversitesiKazaların Çevresel ve Teknik Araştırması Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)