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: Daldırma kaplama yöntemi, Kimyasal çözelti biriktirme, Spin kaplama tekniği, Yarı iletken ince filmler, Dipping coating method, Chemical solution deposition, Spin coating technique, Semiconductor thin films
- 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: Belirtilmemiş.
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
- Fabrication and characterization of multilayer TiO2 membranes with hierarchically porous structure
Hiyerarşik gözenekli yapılı çok katmanlı TiO2 membranların üretimi ve karakterizasyonu
MERVE BULDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
Doktora
Türkçe
1987
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜLTEKİN
- Bazı buğday türlerinde poliploidi düzeyine bağımlı IAA ve ABA miktarlarının kantitatif belirlenmesi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
SEVGİ HEPAKSOY
- Hıyar turşularında sorbik asitin yüzeyde zar oluşumuna etkisi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
TÜLAY DALGIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YILDIZ BORA
- Farklı çim yataklarının, fiğ'in (vida sativa) çimlenme süresi ve oranına etkisi üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
EMİNE NİĞDELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. SADIK GENÇKAN