Non contact atomic force microscopy investigation of silicon nanoparticles deposited on hopg
Hopg üzerine depolanmış silisyum nanoparçacıkların temazsız atomik kuvvet mikroskobu ile incelenmesi
- Tez No: 778870
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KLAUS VON HAEFTEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Leicester
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
Tezimzin amacı HOPG (Highli Oriented Pyrolytic Graphite- Yüksek Oryantasyonlu Pirolitik Grafit) üzerine depolanmış silisyum nanopacçacıkların yüzey dinamiklerinin uzun dönemde pratik uygulamlar geliştirilmesi amacıyla temazsız atomik kuvvet mikroskobu (AKM) ile incelenmesidir. Silisyum nanoparçcıklar gaz agregasyonu yöntemi ile ultra yüksek vakum ortamında su ile ortak depolama yöntemi kullanılarak ürteilmiştir (von Haeften 2009). Özel olarak tasarlanmış sistemde depolama yapılırken su sıvı nitrojen ile soğutulmuş hedef üzerine spreylenmiş ve buz matrisi oluşturulmuştur. Martriste depolanan nanoparçacıklar buz matrisinin eritilmesi ve izopropanol ile seyreltilmesi sonucu toplanmış daha sonra damlatma metodu ile HOPG alttaş üzerine depolanmıştır. Tezimizde sunulan X-ray fotoelektron spektroskopisi (X-ray photoelecron spectroscopy - XPS) sonuçları silisyum nanoparçacıkların sıvı süspansiyon içerisinde bulunduğunu doğrulamıştır. AKM incelemelerimiz sonucunda silisyum nanoparçacıkların minimum boyunun 0.8 nm olduğu görülmüştür. Ancak incelemelerde görümüştür ki silisyum nanoparçacıkların boyutları kaplandıkları katmanlara göre kaymaktadır. İncelemelerimizde süspansiyonların izopropanol ile seyreltilmesine bağlı olarak değişen silisyum nanoparçacık film oluşumlarına dair gözlemler de elde edilmiştir. Bu filmlerin büyüme tiplerinin Stranski-Krastanov tip büyümeye işaret ettiği anlaşılmaktadır. Yüzey dinamikleri ile ilgili olarak yaptığımız temazsız AKM incelemelerimiz, silisyum nanoparçcıkların zengin yüzey dinamiklerine sahip olduğunu göstermektedir. Brown hareketi yapan birçok serbest silisyum nanoparçacık incelenerek silisyum nanoparçacıkların yüzey difüzon katsayıları hesaplanmıştır. Bunlara ek olarak HOPG yüzeyde yüzeyde depolanmış aktif yuvarlak yapıdaki nanoparçacık adalarının boyut değişiklikleri belirlenmiş ve takip edilmiştir. Bu aktif dinamik değişiklikler altında yatan nedenin AKM ucunun yüzey üzerinde yaratabileceği bir etkiden kaynaklanacağına dair güzlü deliller elde edilmiştir. Nanoparçacıklar üzerinde gözlemlenen bu etkiye dair değişik başka kanıtlar da sunulmuştur. Nanoparçacıkların kendi kendine biraraya gelmelerine ilişkin mekanizmalar gözlemlenmiş ve örneklenmiştir. Aynı zamanda nanoparçacıkların kararlılığı bir örnek üzerinden kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis was to further our understanding on the surface dynamics of silicon nanoparticles deposited on Highly Oriented Pyrolytic Graphite (HOPG) using non-contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM) with the longer term aim of developing practical applications. Silicon nanoparticles in liquid were produced using sputtering gas aggregation by co-depositing with water in an ultrahigh vacuum (UHV) environment (von Haeften 2009). Water was sprayed into the system with custom designed apparatus onto a cold target cooled with liquid Nitrogen (LN2) to form an ice matrix. The melt from this ice matrix was then collected and diluted with isopropanol (IPA) and drop cast onto HOPG. Analysis using X-ray Photoelecron Spectroscopy (XPS) confirms the existence of silicon in liquid suspension, and that the silicon exists in high oxidization states. AFM investigations suggest the minimum size of these nanoparticles to be 0.8 nm; however it was seen that the size of the nanoparticles shifts depending on which layer on the HOPG substrate they have been deposited on. Formation of the nanoparticle film layers was also observed when changing the dilution of the nanoparticle solution using IPA. The growth mode of the nanoparticles was determined to be the Stransky- Krastanov mode. NC-AFM measurements related to the surface dynamics of the nanoparticles revealed that silicon nanoparticles on HOPG surfaces show rich surface dynamics. The diffusion coefficient of many active nanoparticles undergoing Brownian-type motion was calculated. Besides this, the change in shape and size of very active circular nanostructures on the HOPG surface are detected and tracked. Strong evidence were found to suggest that the dynamical changes are related to the effect(s) of the AFM tip, due to induced impulsion upon nanoparticles. Many other examples related to the tip impulsion effect upon nanoparticles are presented. Self-assembly mechanisms of nanoparticles are observed and exemplified. In addition, evidence for the stability of the nanoparticles – demonstrated by example – is presented.
Benzer Tezler
- Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (YH-AKM) geliştirilmesi ve çeşitli uygulamaları
Development of high speed atomic force microscopy and its applications
ÜMİT ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER
- Biomimetic antireflection coatings on silicon
Biyobenzetim yöntemiyle silisyum tabanlı ince film yansıtmayan kaplama üretimi
MÜMİN BALABAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Li-iyon pillere uygun nanokristal SnO2 kaplamaların incelenmesi
The investigation of nanocrystalline tin oxide coatings for Li-ion batteries
MEHMET OĞUZ GÜLER
Doktora
Türkçe
2010
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATEM AKBULUT
- Simultaneous STM/ AC-AFM investigation of clean Si(001)-(2x1) surface and Ge epitaxial growth on Si(001)-(2x1)
Temiz Si(001)-(2x1) yüzeyi ve üzerine eşörgüsel Ge tabakası büyütülmüş Si(001)-(2x1) yüzeylerinin TTM/ temassız AKM eşzamanlı kullanılarak incelenmesi
MEHRDAD ATABAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET ORAL
- Farklı ağartma maddelerinin, dentinin mikrosertliği ve atomik yapısı üzerine etkilerinin invitro olarak incelenmesi
Invitro examination of the effect of the bleaching agents on dentin microhardness and atomic structure
DURUL IŞIK TEPE