Cerium oxide thin film growth using pulsed electron deposition method
Darbeli elektron biriktirme yöntemiyle seryum oksit ince film büyütülmesi
- Tez No: 892918
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA TOLGA YURTCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: seryum oksit, CeO2, Ce2O3, Ce7O12, ince film, LaAlO3 (LAO), Darbeli elektron biriktirme, PED. Ağustos 2024, 72 sayfa sonra doldurulacaktır, cerium oxide, CeO2, Ce2O3, Ce7O12, thin film, LaAlO3 (LAO), pulsed electron deposition, PED. August 2024, 72 pages doldurulacaktır
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- 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: 72
Özet
Amaç: Bu çalışma, CeO2 ile yakın kafes uyumuna sahip LaAlO3 alttaşları üzerine seryum oksit ince filmlerin büyütülmesi ve karakterizasyonunu araştırmayı amaçlamaktadır. Araştırma, optimum büyütme sıcaklığının belirlenmesi ve kataliz, biyomedikal alanlar ve mikroelektronik gibi potansiyel uygulamalar için filmlerin yüzey kalitesi ve kristallik durumunun değerlendirilmesine odaklanmaktadır. Yöntem: Seryum oksit ince filmleri, ortam sıcaklığından 600 °C'ye kadar olan sıcaklıklarda, 100 °C artışlarla, darbeli elektron biriktirme yöntemi kullanılarak LaAlO3 alttaşları üzerine biriktirilmiştir. Daha önce hazırlanmış bir CeO2 hedef, %99.999 saf oksijen gazı ile 10 mTorr basınç altında biriktirme için kullanılmıştır. Ablasyon işlemi, 15 keV'de çalışan bir elektron kaynağı ile gerçekleştirilmiştir. Elementel analiz için X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), faz tanımlaması için düşey giriş açılı X-ışını kırınımı (GIXRD) ve yüzey karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) gibi çeşitli analitik teknikler kullanılmıştır. Bulgular: XPS analizi, biriktirilen filmlerde yalnızca seryum ve oksijenin varlığını doğrulamıştır. GIXRD sonuçları, numunelerin ağırlıklı olarak Ce2O3'e ait yüksek şiddetli tek bir pik sergilediğini ortaya koymuştur. Detaylı GIXRD analizi, CeO2, Ce2O3 ve Ce7O12 olmak üzere çok düşük şiddetlere sahip üç farklı seryum oksit fazının oluştuğunu göstermiştir. SEM ve AFM analizleri, 200 °C'de biriktirilen ve 15 Torr'da tavlanan numunenin, mikroelektronik ve fotonik gibi uygulamalarda cihaz verimliliğini artırmak için önemli olan en pürüzsüz yüzeye sahip olduğunu göstermiştir. Sonuç: En iyi Ce2O3 kristalliğinin elde edilmesi için optimum büyüme sıcaklığı 300 °C olarak bulunmuştur. En pürüzsüz yüzey, 200 °C'de biriktirilen ve 15 Torr'da tavlanan filmler için elde edilmiştir. Buna karşılık, alttaşı hedefin normaliyle dik konumlandırmak veya 30 Torr'da tavlamak, ince filmlerin kalitesini düşürmüştür. Çalışma, nano-düz yüzeylere sahip bu seryum oksit ince filmlerin, özellikle yüksek yüzey kalitesi ve düzgünlük gerektiren çeşitli uygulamalar için uygun olduğunu sonucunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study aims to investigate the growth and characterization of cerium oxide thin films on LaAlO3 substrates, which have a close lattice match with CeO2. The research focuses on determining the optimal growth temperature and evaluating the surface quality and crystallinity of the films for potential applications in catalysis, biomedical fields, and microelectronics. Method: Thin films of cerium oxide were deposited on LaAlO3 substrates using pulsed electron deposition at temperatures ranging from ambient to 600 °C, with increments of 100 °C. A CeO2 target, previously prepared, was used for deposition in an environment of 10 mTorr pressure with 99.999% purity oxygen gas. The ablation process was driven by an electron source operating at 15 keV. Various analytical techniques were employed, including X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for elemental analysis, grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD) for phase identification, and surface characterization using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Findings: XPS analysis confirmed the presence of only cerium and oxygen in the deposited films. GIXRD results revealed that the samples predominantly exhibited a high-intensity peak corresponding to Ce2O3. Detailed GIXRD analysis showed the formation of three different cerium oxide phases with very low intensities: CeO2, Ce2O3, and Ce7O12. SEM and AFM analyses indicated that the sample deposited at 200 °C and annealed at 15 Torr exhibited the smoothest surface, essential for reducing light scattering and improving device efficiency in applications such as microelectronics and photonics. Results: The optimal growth temperature for achieving the best crystallinity of Ce2O3 was found to be 300 °C. The smoothest surface was obtained for films deposited at 200 °C and annealed at 15 Torr. Conversely, placing the substrate perpendicular to the target's normal or annealing at 30 Torr reduced the quality of the thin films. The study concludes that these cerium oxide thin films, with their nano-smooth surfaces, are suitable for various applications, particularly in areas requiring high surface quality and uniformity.
Benzer Tezler
- Boyalara ve kaplamalara nano metal oksit katkısının fiziksel, antikorozif ve antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Determination of physical, antiorrosive and antibacterial effects of nano metal oxide additives to paints and coatings
EZGİ KIZILKONCA DURAN
- Synthesis and characterization of buffer layers and yttrium barium copper oxide superconducting coatings by chemical solution deposition method
Ara katmanların ve itriyum baryum bakır oksit süperiletken filmlerin kimyasal çözelti depozitleme yöntemi ile sentezlenmesi ve karakterizasyonu
IŞIL KAYATEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDAL ÇELİK
- Nanotechnologic methods for water treatment
Su arıtımında nanoteknolojik metotlar
RUTİ RUTH POLİTİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL PALA
- CeO2-TiO2(CeO2-ZrO2) ince filmlerinin oluşturulması, optik yapısal ve bazı elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Preparation and investigation of optical, structural and some electrochemical properties of CeO2-TiO2(CeO2-ZrO2) thin films
FARHAD E GHODSİ
- Synthesis of nanocomposites thin films and characterization of mechanical properties
Nanokompozi̇t i̇nce fi̇lmleri̇n sentezi̇ ve mekani̇k özelli̇kleri̇ni̇n karakteri̇zasyonu
İSMAİL HAKKI CENGİZHAN KARBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM
