Growth and characterization of titanium dioxide thin films by sol-gel spin coating and dip coating methods
Titanyum dioksit ince filmlerin sol-jel döndürmeli kaplama ve daldırmalı kaplama yöntemi ile büyütülmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 826584
- Danışmanlar: PROF. DR. AYTUNÇ ATEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Titanyum dioksit, iyi kimyasal stabiliteye sahip olağanüstü optoelektronik özellikleri sayesinde fotovoltaik ve fotokatalitik uygulamalar gibi güneş pili uygulamaları için avantajlı bir metal oksit yarı iletken malzemedir. Araştırmacılar, titanyum dioksit ince filmlerin özelliklerini araştırmak ve geliştirmek için çalışmalar yaptılar. Bu çalışmada, titanyum dioksit ince filmler, cam alttaş üzerinde sol-jel döndürmeli kaplama ve sol-jel daldırmalı kaplama yöntemleriyle büyütüldü. Titanyum dioksit ince filmlerin özellikleri, yaşlanma süresi, katman sayısı ve daldırma süresi etkisinin bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. Bu amaçla titanyum dioksit çözeltisinin yaşlandırma süresi, katman sayısı ve daldırma süresi sırasıyla 1, 7, 14, 21, 28 ve 56 gün, 3, 5 ve 10 kat ve 5, 10 ve 20 saniye olarak değiştirilmiştir. Öte yandan tavlamanın ince film özellikleri üzerindeki etkisini araştırmak için filmler 300 0C, 400 0C, 500 0C, 600 0C and 700 0C'de tavlanmıştır. Karakterizasyon sonuçlarına göre tüm titanyum dioksit ince filmler sol-jel yöntemi (döndürmeli kaplama ve daldırmalı kaplama) ile başarıyla büyütüldü. Büyütülmüş ince filmler ve 300 °C'de tavlanmış katmanlar amorf formdaydı. 400 °C ve üzerinde tavlanan numuneler tetragonal anataz yapısı oluşturdu. Her iki kaplama yönteminde de 400 °C'de tavlanan filmlerde kristalleşme artmıştır. Sol-jel daldırma kaplamalı filmler, taramalı elektron mikroskobu görüntülerine göre izole edilmiş nano küre özellikleri içerir. Optik ölçümler, absorpsiyon eşiklerinin büyüme parametrelerindeki değişikliklerle değiştiğini gösterdi. Tüm titanyum dioksit ince filmler için bant aralığı değerleri 2,97 – 3,63 elektronvolt aralığında hesaplanmıştır. Artan tavlama sıcaklığı ile kırılma indeksi, dielektrik sabiti, statik dielektrik sabiti ve gözeneklilik iyileştirildi. Sonuç olarak yaşlandırma günü, katman sayısı, daldırma süresi ve tavlama sıcaklığının titanyum dioksit ince filmin yapısal, yüzey ve optik özelliklerini etkilediği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Titanium dioxide is an advantageous metal oxide semiconductor material for solar cell applications such as photovoltaic and photocatalytic applications owing to its outstanding optoelectronic properties with good chemical stability. Researchers conducted studies to investigate and improve the characteristics of titanium dioxide thin films. In this study, titanium dioxide thin films were grown by sol-gel spin coating and sol-gel dip coating methods on glass substrate. The properties of the titanium dioxide thin films were investigated as a function of the aging time, layer number, and dipping time effect. For this purpose, the aging time, layer number and the dipping time changed as 1, 7, 14, 21, 28 and 56 days, 3, 5 and 10 layers and 5, 10 and 20 seconds, respectively. Besides that, to investigate the influence of annealing temperature on the thin film properties, the films were annealed at 300 °C, 400 °C, 500 °C, 600 °C, and 700 °C. According to the characterization results, all the titanium dioxide thin films were succesfully grown by Sol-Gel method. As-grown thin films and layers annealed at 300 °C were in amorphous form. The samples annealed at 400 °C and above were formed into a tetragonal anatase structure. The crystallization was increased in films annealed at 400 °C for both coating methods. Films by sol-gel dip coating contain isolated nano-sphere features according to top-down scanning electron microscopy images. Optical measurements showed that absorption thresholds shifted with changes in growth parameters. The bandgap values were calculated in the range between 2.97 – 3.63 electronvolt for all titanium dioxide thin films. The refractive index, dielectric constant, static dielectric constant, and porosity were improved with increasing annealing temperature. As a results it is found that the aging day, number of layers, dipping time and annealing temperature affected the structural, surface and optical properties of the titanium dioxide thin films.
Benzer Tezler
- Magnetron saçtırma ve elektrokimyasal anotlama teknikleri ile elde edilen TiO2 nanoyapıların üretimi, karakterizasyonu ve fotokatalitik uygulamaları
Production, characterization and photocatalytic applications of TiO2 nanostructures derived from magnetron sputtering and electrochemical anodization techniques
EMİNE BAŞALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL ÇELİK
- CZTSSe thin film: growth, characterization and solar cell applications
CZTSSe ince film: büyütme, karakterizasyon ve güneş hücresi uygulamaları
MAKBULE TERLEMEZOĞLU
Doktora
İngilizce
2019
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET PARLAK
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Preparation of ZIF-8/TiO2 nano-composite thin films for solar energy applications
Güneş enerjisi uygulamalarına yönelik ZIF-8/TiO2 nano-kompozit ince filmlerin üretimi
ONUR İLOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSNÜ ARDA YURTSEVER
- ZnO ve TiO2'nin fiziksel buhar biriktirme (PVD) ile cam üzerinde büyütülmesi; optik, yapısal ve fotokatalitik özelliklerinin araştırılması
Growth of ZnO and TiO2 on glass by physical vapor deposition (PVD); investigation of optical, structural and photocatalytic properties
AHMET ÇETİN
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞİMŞİR
- Gümüş nanotanecik katkılı nanokompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of silver doped nanocomposites
ÖZLEM KABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY