Geri Dön

Ba Ti O3, Sr Ti O3 ince filmlerin optiksel ve yapısal özellikleri

Başlık çevirisi mevcut değil.

  1. Tez No: 75542
  2. Yazar: UĞUR KÜÇÜK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. FATMA TEPEHAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1998
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 106

Özet

Sol-Gel yöntemi, çeşitli özelliklere sahip taşıyıcılara oksid bazlı kaplamalar yapmak için ekonomik ve basit bir film kaplama yöntemidir. Sözü edildiği gibi sol-gel metodunun önemli kullanım alanlarından bir tanesi kaplamalardır. Çalışmada sol-gel yöntemi kullanılarak daldırma (=dip) ve döndürme (=spin) kaplama yöntemleri ile ince filmler oluşturulacaktır. Bu kaplamalar; yansıtıcı olmayan filmlerde, elektrokromik, fotokromik, elektro-optik cihazlar, transduserlar, ferroelektrik malzemelerde ve sensörlerde kullanılabilir. Çalışmanın amacı seçilmiş iki farklı filmi elde etmek ve bu filmlere ait Optik ve yapısal özelliklerinin incelenmesidir. Bu fılmer sırası ile BaTiO3 ve SrTiO3 ince filmleridir. Bu filmler çeşitli yöntemlerle elde edilebilir. Seçilen malzemelerin günümüzdeki önemi şu şekilde açıklanabilir; Ferroelektrik BaTi03 ve SrTi03 ince filmlerin fabrikasyonu üzerine son yıllarda yoğun bir ilgi söz konusudur. Bunun sebebi ise BaTiO3 ve SrTiO3 ince filmlerin sahip oldukları özelliklerdir. Başlıca özellikler yüksek dielektrik sabitleri, ferroelektriklik ve optiksel özelliklerdir. Ferroelektrik özellik taşımaları bu filmlere elektronik endüstrisinde aktif ve pasif komponent olarak geniş bir uygulama alanı tanımaktadır. BaTiO3 ve SrTiO3 malzemeler ince film hafıza devrelerinde de kullanılmaktadır. Optik özellikleri sayesinde elektro-optik uygulamalarda da kullanım alanı bulmaktadır. Bu çalışmada; her iki film için değişik kimyasal oranlarda hazırlanan sol'den daldırma ve döndürme hızı, katman sayısı vb... özellikler değiştirilerek elde edilen filmlere farklı sıcaklıklar ve sürelerde ısıl işlem uygulanmıştır. Bu koşullarla hazırlanan filmlerin optik özellikleri (indis, söndürme indisi ve yasak band aralığı) hesaplanmış ve yapı değişimi incelenmiştir. Ayrıca filmlerin yaşlanma etkisinin optiksel ve yapısal özelliklerini nasıl değiştirdiğine bakılmıştır. Optik sabitler filmlerin geçirgenlik-dalga boyu eğrileri yardımıyla Swanepoel yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Yapısal özelliklerin değişimi için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X ışını fotoelektron spektrometresi (XPS) kullanılmıştır.

Özet (Çeviri)

This study consist of two parts first obtaining BaTi03 and SrTiO3 thin films, second characterisation of the films by means of optical and structual properties. BaTi03 and SrTi03 thin films are very important for commercial applications [1-2]. The ferroelectric behaviour of BaTi03 makes it possible to use BaTi03 thin films as passive and active components for the electric endustry [2]. Both of the films are using for DRAM applications, and in thin film memory applications [2]. There are many possible deposition methods of obtaining BaTi03 and SrTi03 thin films like Chemical vapour deposition (CVD) [3], Metallorganic chemical vapour deposition [3] (MOCVD), sputtering [4]. We deposited our films with the sol gel process. Sol gel process have many advantages. Some of the advantages are low cost, simplicity of deposition equipmant, low thermal processing temperatures, easier to composition control, better homogeneity, easier fabrication of large area thin films. This process also allows coating on either one or both faces of the substrate. Sol gel method consist of two chemical reaction hidroliz and condenstaion. In sol gel processing there are two methods for film formation. We have used both of the methods. Spin coating and dip coating are two methods for thin film formation. Spin coating process is shown step by step at drawing [2.4]. Spin coating consist of 4 steps first step consist of dropping the sol over the substrate, second step consist of rotating the substrate at this step the rotating gives rise to a centrifugal force this force makes the sol move to the outer side of the substrate with a radial trajectory. Third step called end of the spining with tis step the sol stops move to the outer side of the substrate. Fourth step called evaporation at this step some of the sol evaporates. Drawing [2.3] shows the dip coating process. Dip coating process consist of five steps. First step is called dipping, with the dipping step the substrate is pushed into the sol with constant speed. Second step takes the substrate with constant speed out of the bath. Third step removes the extra sol from the substrate and the last step is for evaporation.For calculating the optical constants we use the Swanepoel method [16]. Swanepoel method is a simple and accurate estimating method for thin film studies. This method is only applicable assuming the film is homogen in thickness and if transmittance vs wavelength spectrum shows interferans fringes. Unfortunately BaTi03 thin films does not show any fringes. Thats why we calculate optical constants of SrTi O3 thin films only. Results can be find in section 6. For comparision different refractive index vs wavelength graphics are shown in section 6. We have found that with the aging effect of SrTiO3 thin films the optical constants changes in time. In section 6 there is also a aging graphic for a SrTi03 thin film. For a SrTi03 sample the Energy band gap (Eg) is calculated and fonud as 3.53 eV. Same calculations has done for BaTi03 samples the related Eg value was found 3.72 eV. Both results are in good aggrement. For investigating the structure of the films we have used Scanning Electron Microscop (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) the results are shown in chapter 6. We see from the SEM analysis that the annealing temarature effects the crystallinity, high temparatures yields to high crystallinity structure. In the SEM pictures for SrTiO3 this effect can be seen. One sample (picture[6.35]) is heated up to 700 °C for lh. the other sample (picture[6.36]) is heated up to 500 °C for lh. the difference between this two pictures is clear. When comparing the first picture with the second one we find out that the first sample have better homogeneity and smaller grain sizes. XPS analysis for the BaTiO3 film is also shown in chapter 6, graphic[6.1] shows the intensity kinetic energy plot. From the plot we can easily seen the Ba, Ti, O peaks. The results of these peaks are in good aggrement. The XPS system dedects only the elements which are located 10 nm deep from the surface. Thats why we come to the result that in time Ba atoms are move to the surface and leaving void structures behind them this result explains also the aging effect. The same is expected for SrTiO3 thin films too. As a result we can say that BaTi O3 and SrTi O3 thin films must be investigated for optical and structual properties with time, we expect two months for optical and structual stability. Chapter 1 is a short brief introduction. Chapter 2 deals with the sol gel process explains the chemical reactions and the physics of the process. Chapter 2 covers also film formation methods like dip coating, spin coating, electrophoresis, thermophoresis, settling and hibrid methods. Chapter 3 covers the subject reflection and transsmision of light from a thin film in this chapter optical constants are explained the formula for reflection and transmission is given for normal incidence optical absorbsition and dielectric constants are also explained. Chapter 4 deals with the Swanepoel method. This chapter also covers spectroscopic measurement errors which can influenced the results. Chapter 5 is about applications for sol gel derived thin films. This chapter explains the basics of antireflection coatings, conduct and transparant coatings, dye composits, flourinated coatings, electrokromic coatings, ferroelectric coatings etc.Chapter 6 deals with experimental study. All plots taken from the measurements are given in this chapter. Plots consist of aging, refractive index vs wavelength, transmittance vs wavelength plots etc. All plots are in good aggrement with theoretical knowledge. Chapter 7 consist of the discussion of the results. Table (7. 1 ) compares our values with [1]. The difference for the refractive index comes from the deposition method. In sol-gel processing there can allways be such differences because of the conditions (humiditty etc.). The comparision of thickness and spin speed are in good agreement with each other. BaTiO3 and SrTi O3 thin films have great potential for endustrial applications. Thats why optical and structural properties of these thin films must be investigated for a longer period of time. So that optical and structural stability can be find. It is also possible to investigate the films under different conditions like humiditty, N2 atmosphere etc.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    309302

    Phase transitions into multidomain states in ferroelectric thin films with depletion charges and partial electrode screening

    Kısmî elektrot perdelemeli ve uzay yükü içeren ferroelektrik ince filmlerin çoklu-domen durumuna doğru faz geçişleri

    HALE NUR ÇÖLOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Mühendislik BilimleriSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET YILDIZ

    YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM BURÇ MISIRLIOĞLU

  2. Tez No

    237401

    Sol-jel yöntemiyle hazırlanan seramik ince filmlerin dielektrik özellikleri

    Dielectric properties of ceramic thin films prepared by sol-gel method

    HATİCE AKYÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHarran Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM HALİL MUTLU

  3. Tez No

    142597

    Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi

    Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque

    EVREN YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE

  4. Tez No

    432975

    PMMA-baryum stronsiyum titanyum oksit katkılı kompozitlerin yapısal ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of structural and dielectric properties of PMMA-barium strontium titanium oxide doped composite

    ELİF ÖZCAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Fizik ve Fizik MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KADİR ESMER

    YRD. DOÇ. DR. AHMET UĞUR KAYA

  5. Tez No

    499547

    Ferroelektrik malzemelerde kullanılan yeni tip seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu

    The synthesis and characterization of new type ceramics used in ferroelectric materials

    SELVİN TURGUT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    KimyaMustafa Kemal Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ZEKİ AYDIN

Geri Dön