Anti-reflektif kaplamalarda mekanik dayanımın iyileştirilmesine yönelik TiOx-ZrOx, NbOx ve NbOx-ZrOx seramik ince filmlerin üretilmesi ve yapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
Manufacturing and investigation of structure-property relationship of TiOx-ZrOx, NbOx and NbOx-ZrOx ceramic thin films for anti-reflective coating applications
- Tez No: 864265
- Danışmanlar: PROF. DR. EBRU MENŞUR, DR. SENİZ TÜRKÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Bu tez çalışmasında literatürde ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan çok katmanlı anti-reflektif (AR) kaplamalara yönelik TiOx ve NbOx yüksek refraktif indeksli ince filmlere alternatif olarak bu yapılara ilave edilecek ZrOx ile oluşan karışım oksit ince filmlerin optik, mekanik ve yapısal özelliklerinin ve ısıl işleme bağlı olarak bu özelliklerde meydana gelen değişimlerin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik olarak seramik hedef malzemelerinden magnetron saçtırma yöntemi ile TiOx, TiOx-ZrOx, NbOx ve NbOx-ZrOx ince filmlerin hem tek katman olarak hem de çok katmanlı AR yapılar içinde kullanıldığı örnekler hazırlanmıştır. ZrOx ilavesi ısıl işlem sonrası saf TiOx ve saf NbOx ince filmlere kıyasla amorf yapının korunmasına katkıda bulunmuştur. Buna bağlı olarak ısıl işlem sonrası refraktif indeks değişimin de azaldığı gözlenmiştir. ZrOx ilavesi aynı zamanda enerji bant aralığı değerlerinin artması ile birlikte ince filmlerde absorpsiyon başlangıcının daha düşük dalgaboylarına kaymasını sağlayarak görünür bölgedeki absorpsiyon miktarını azaltmıştır. Tek katman mekanik incelemelerinde ZrOx ilavesi ile her iki malzeme için de sertlikte artış gözlenmiştir. Belirli koşullarda çizilme kritik yük değerlerinde de artış gözlenmiş ve özellikle ısıl işlemli TiOx-ZrOx ince filmde tekrarlı çizilme testlerinde kaplamanın tabaka halinde altlıktan ayrılması durumu gözlenmemiştir. Çoklu katman yapısına sahip AR kaplamalarda TiOx ve TiOx-ZrOx için mekanik ve yapısal anlamda tek katman örnekleri ile benzer özellikler tespit edilmiştir. NbOx çok katmanlı AR örneği tek katman örneği aksine ısıl işlem sonrasında kristalin bir yapıda olmakla birlikte daha düşük mekanik dayanıklılık göstermiştir. NbOx-ZrOx çok katmanlı AR örneğinde ise böyle bir tespit olmaması bu manada ZrOx ilavesinin olumlu etkisini ortaya koymuştur. Elde edilen tüm sonuçlar değerlendirildiğinde TiOx-ZrOx ve NbOx-ZrOx ince filmlerin saf TiOx ve saf NbOx ince filmlere kıyasla hem tek katman formunda hem de çok katmanlı AR yapı içerisinde, optik ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesine katkı anlamında iyi birer alternatif olarak öne sürülebileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis study was to investigate the effect of additional ZrOx content on the structural, optical and mechanical properties of TiOx and NbOx high index thin films for multilayer anti-reflective (AR) coatings also covering the post-heat treatment process. In this scope; single layers of TiOx, TiOx-ZrOx, NbOx, NbOx-ZrOx and multilayer AR coatings including these thin films were prepared by magnetron sputtering method. It was seen that in ZrOx added thin film samples, amorphous structure was preserved after heat treatment compared to pure TiOx and NbOx thin films. Hence the refractive index values were also remained relatively unchanged. Through the effect of band gap enlargement the ZrOx incorporation helped the absorption edge to be shifted to shorter wavelengths which promoted less absorption in the visible spectrum. Mechanical investigations of single layer samples showed an increase in hardness values with incorporation of ZrOx for both materials. In some certain conditions the critical load for failure increased, especially for nano-wear tests of heat treated TiOx- ZrOx thin film sample where no catastrophic failure was observed. During the mechanical investigations of multilayer AR coatings TiOx and TiOx-ZrOx AR coatings showed almost similar behaviour by means of structural and mechanical properties with their corresponding single layer samples. On the other hand, NbOx AR coating showed contrary results compared to single layer sample such as crystallinity and decreased mechanical durability after heat treatment. Such behaviour was not observed in NbOx-ZrOx multilayer AR coating pointing out the positive effect of ZrOx addition. In general, it can be concluded that TiOx-ZrOx and NbOx-ZrOx thin films can be proposed as advantageous candidates compared to pure TiOx and NbOx thin films considering the structural, optical and mechanical properties in both single layer forms and in multilayer AR coatings.
Benzer Tezler
- Antireflection coatings based on silica-polynorbornene nanocomposites
Silika-polinorbornen nanokompozitlerine dayalı yansıma önleyici kaplamalar
OLCAY İREM İREY
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TARIK EREN
DR. REFİKA BUDAKOĞLU
- Development of sol-gel based anti-reflective coatings for glasses used in photovoltaic systems
Fotovoltaik sistemlerde kullanılan camlara yönelik soljel esaslı yansıma önleyici kaplamaların geliştirilmesi
CENNET YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. ALİ ERÇİN ERSUNDU
- Metal yüzeye uygulanan endüstriyel inorganik organik hibrit sulu boyaların kimyasal ve fiziksel karakterizasyonu
Chemical and physical characterization of water based inorganic-organic hybrid paints applied onto the metal surfaces
EVREN ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
KimyaCelal Bayar ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÜMRAN HİÇSÖNMEZ
- Synthesis of bio based polyurethane surface coating materials and characterization
Yüzey kaplaması uygulamalarında kullanılan biyo bazlı poliüretan malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu
MERVE METİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
DR. ALPER YEŞİLÇUBUK
- Preparation and characterization of heat-resistant and easy-to-clean coating by sol-gel method
Sıcaklık dayanımı olan ve kolay temizlenebilen kaplamanın sol-jel yöntemi ile hazırlanması ve karakterizasyonu
GÖKNİL YILDIRIMER
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ŞEREF SÖNMEZ
PROF. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM