Rf-magnetron ile saçtırılmış MoS2 filmlerin termal oksidasyonu ile elde edilen α-MoO3 tabanlı yüksek performanslı H2 gaz sensörleri: kimyasal direnç tabanlı ve gazokromik sensörler
Α-MoO3 based high performance H2 gas sensors obtained by thermal oxidation of rf-magnetron sputtered MoS2 films: chemiresistive and gasochromic sensors
- Tez No: 849118
- Danışmanlar: PROF. DR. EMRE GÜR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Amaç: H2 algılayan malzemeler arasında MoO3, hidrojen gibi indirgeyici gazları algılama açısından umut verici bir malzemedir. MoO3'ün indirgenmesi sırasında renginin şeffaftan maviye dönüşmesi, onu gazokromik uygulamalar için de uygun hale getirmektedir. Bu çalışmada, oldukça duyarlı α-MoO3 tabanlı kimyasal direnç ve gazokromik tabanlı H2 gaz sensörlerini rapor ediyoruz. Yöntem: α-MoO3 nanoduvarlar ve ultra ince filmler, RF-magnetron ile saçtırılmış MoS2 filmlerin ~380 °C sıcaklıkta O2 gazı atmosferinde 2 saat boyunca termal oksidasyonuyla elde edilmiştir. Elde edilen MoO3 filmlerinin H2 gaz sensörü olarak potansiyelinin araştırılmasının ardından, Pd duyarlılaştırıcı biriktirme süresinin ve kontak konumunun (filmlerin üstünden veya altından olmak üzere kontaklar) etkisi de araştırılmıştır. Bulgular: Saçtırılmış MoS2 filmler, morfolojilerinde herhangi bir değişiklik olmaksızın başarıyla α-MoO3'e dönüştürülmüştür. H2 algılama ölçümlerinden elde edilen sonuçlardan, Pd duyarlılaştırıcının MoO3'ün hidrojenasyonunu artırdığını göstermiştir. Ayrıca algılama katmanının altındaki kontakların ultra ince filmler için daha duyarlı olduğu bulunmuştur. Ancak nanoduvarlar açısından, algılama katmanının hem üstünden hem de altından kontaklar yaklaşık olarak aynı sonuçları göstermiştir. Sonuç: Farklı kalınlığa sahip Pd ile dekore edilmiş MoO3 tabanlı H2 gaz sensörleri, 100 °C'de 1000 ppm H2 gazına karşı 105 ile108 mertebesinde tepki göstermiştir. Bunlardan 40 nm kalınlığa sahip sensör, sırasıyla 379 ve 304 saniyelik yanıt ve geri dönüş süreleriyle 3,3×105 yanıt göstermiştir. Pd dekorasyon süresi ve kontak konumu karşılaştırıldığında, alttan kontaklı ultra ince film, 14 s Pd dekorasyon süresiyle 75 °C çalışma sıcaklığında 1000 ppm H2 gazı karşısında 52 s yanıt süresi ile 3,3×108 kat yanıt göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Purpose: Among H2 sensing materials, MoO3 is a promising material in sensing reducing gases such as hydrogen. During reduction of MoO3 its color change from transparent to blue and this color change also made it suitable for gasochromic applications. Here we report highly responsive MoO3 based chemiresitive and gasochromic H2 gas sensors. Method: α-MoO3 nano-walls and ultra-thin films obtained by thermal oxidation of RF-sputtered MoS2 film at ~380°C in presence of O2 gas for 2 hrs. After finding out potential of obtained MoO3 films as H2 gas sensors, effect of Pd sensitizer deposition time and contact position (from top or bottom of films) also investigated. Findings: Sputtered MoS2 films successfully turned into α-MoO3 without change in morphology of them. Results from H2 sensing measurements indicates that Pd sensitizer boosts hydrogenation of MoO3. Also contacts from bottom of sensing layer found to be more responsive for ultra-thin films. But in terms of nano-walls, both contacts from top and bottom of sensing layer has shown approximately same results. Results: Pd decorated MoO3 based H2 gas sensors with different thicknesses has shown outstanding responses between 105 and 108 against 1000 ppm H2 gas at 100°C. Among them sensor with thickness of 40 nm has shown response of 3.3×105. In comparison of Pd decoration time and contact position, ultra-thin film with contact from bottom and Pd decoration time of 14 s has shown response of 3.3×108 with response time of 52 s at temperature of 75°C in face with 1000 ppm H2 gas.
Benzer Tezler
- RF-magnetron saçtırma yöntemi ile elde edilmiş yüksek performanslı WO3 ve V2O5 tabanlı elektrokromik malzemeler ve aygıtlar
High-performance electrochromic materials and devices based on WO3 and V2O5 obtained by RF-magnetron sputtering
SAMAN HABASHYANI
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE GÜR
- Chemistry and structure of sputter deposited boron-carbon-nitrogen thin films
Saçtırma biriktirme yöntemi ile elde edilen bor-karbon-azot ince filmlerin kimyası ve yapısı
MUSTAFA FATİH GENİŞEL
Doktora
İngilizce
2012
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERMAN BENGÜ
- RF magnetron-sputtered ZnO thin films: On the evolution of microstructure and residual stresses
RF magnetron siçratma ile üretilmiş ZnO ince filmler: Mikroyapının ve artık gerilmenin evrimi üzerine
İSTEM ÖZEN
Doktora
İngilizce
2006
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN
- RF magnetron sputter sistemi ile pasif devre elemanı rezistör üretimi ve karakterizasyonu
RF magnetron sputter system and passive circuit element resistor production and characterization
KEMAL BERK SÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEFER BORA LİŞESİVDİN
- Role of growth parameters on electrochromic behavior of tungsten oxide thin films grown by RF magnetron sputtering
Büyütme parametrelerinin RF magnetron sıçratma ile büyütülmüş tungsten oksitin elektrokromik davranışına etkisi
DUYGU NUHOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM