THIN FILM DEPOSITION AND CHARACTERIZATION FOR GAS SENSING DEVICE APPLICATION
GAZ ALGILAMA CİHAZI UYGULAMASI İÇİN İNCE FİLM YERLEŞTİRME VE KARAKTERİZASYONU
- Tez No: 940359
- Danışmanlar: Prof. Dr. OSMAN NURİ UÇAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Tezimizin ana konusu çinko oksitten yapılmış yarı iletken filmlerin özelliklerini incelemek ve oda sıcaklığında başlayıp 250 °C'ye kadar kademeli olarak yükselen bir sıcaklık aralığında kullanılabilecek oksijen gaz sensörleri olarak etkinliğini değerlendirmektir. Ayrıca bu cihazları normal cam alt tabakalar üzerinde üretmek için basit, kolay, ulaşılabilir ve uygun maliyetli bir sentez tekniği seçildi. Bu filmleri hazırlama işlemi, 0,1 M konsantrasyonlu spesifik bir öncül çözeltinin kullanılmasını içerir, böylece bu filmler, düşük maliyetli, kendi kendine yapılan bir termal sprey yöntemi kullanılarak bazlar üzerine biriktirilir. Membranların ayrıntılı bir yapısal çalışmasını gerçekleştirmek için X-ışını kırınım teknolojisi kullanıldı. Isıtılan numune, elektronik yarı iletken uygulamalarında genellikle çok yararlı olan bir yapı olan ideal altıgen yapıya sahip çinkoitin iyi kristalleşmesini gösterdi. Yüzeyin morfolojisi, taramalı elektron mikroskobu resminin yardımıyla incelenir. 500°C'de tavlama sonrasında nanoyapının ortalama boyutu 50 nm'nin altındaydı ve ayrıca substrat üzerinde her yere eşit şekilde dağılmıştı. Bu, bu filmlerin gaz sensör cihazları gibi nanomateryal bazlı teknolojilere uygulanmasının önünü açıyor. AFM görüntüleri, kristalizasyon sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklarda tavlamanın, XRD analizi ve SEM mikrograflarıyla tutarlı olarak yüzey pürüzlülüğünü önemli ölçüde arttırdığını göstermektedir. UV-görünür spektroskopi kullanılarak optik özelliklerin incelenmesi, nanoyapı gelişimine ilişkin ek kanıtlar sağlar. Bu sonuçlar, bu nanoyapıları üretmek için kullanılan teknolojinin, gaz sensörleri gibi elektronik cihazların üretiminde kullanılabileceği gerçeğine büyük bir güvenilirlik kazandırmaktadır. Değişiklikler viii Enerji bandı davranışı ve filmin tane boyutu tavlamanın ZnO filmlerin özelliklerini arttırdığını göstermektedir. 500°C'de ısıl işleme tabi tutulan filmin tahmini bant aralığı 3,3 eV, ilk kez büyütülen filmin bant aralığı ise 350°C'de 3,23 eV'dir. Son olarak, cihazı yapmak için kullanılan hazırlanan filmin kalınlığını belirlemek için taramalı elektron mikroskobundan alınan kesitsel görüntünün kullanıldığını belirtmek önemlidir. Isıl işlem görmüş (tavlanmış) membranın kalınlığı 500 nm idi.
Özet (Çeviri)
The main topic of our thesis is looking into the properties of semiconductor films made of zinc oxide and evaluating their effectiveness as oxygen gas sensors that can be used in a temperature range that starts at room temperature and rises gradually to 250 °C. In addition, a simple, easy, available, and cost-effective synthesis technique was selected to manufacture these devices on normal glass substrates. The process of preparing these films involves using a specific precursor solution with a concentration of 0.1 M so that these films are deposited on the bases using a low-cost, self-made thermal spray method. X-ray diffraction technology was used to conduct a detailed structural study of the membranes. The sample that was heated up showed good crystallization of zincite with an ideal hexagonal structure, which is a structure that is often very useful in electronic semiconductor applications. The morphology of the surface is studied with the assistance of a scanning electron microscope picture. The average size of nanostructure was below 50 nm after 500°C annealing, in addition to being distributed uniformly everywhere on the substrate. This paves the way for the applied this films into nanomaterial-based technologies, such as gas sensor devices. AFM images demonstrate that annealing at temperatures higher than the crystallization temperature significantly increased surface roughness, which is consistent with XRD analysis and SEM micrographs. Studying the optical characteristics using UV-visible spectroscopy yields additional proof of nanostructure development. These results give great credibility to the fact that the technology used to manufacture these nanostructures can be used to manufacture electronic devices such as gas sensors. The modifications to the viii energy band behaviour and grain size of the film indicate that annealing enhanced the properties of ZnO films. The estimated band gap of the film that was thermally treated at 500 °C was 3.3 eV, and the band gap of the film grown for the first time was 3.23 eV at 350 °C. Finally, it's important to note that the cross-sectional image from a scanning electron microscope was used to figure out the thickness of the prepared film, that were used to make the device. The thickness of the heat-treated (annealed) membrane was 500 nm.
Benzer Tezler
- MEMS ile entegre mikro ısıtıcı ve IDE mikro sistemlerin fabrikasyonu ve nano kompozit yarı iletken gaz sensör uygulaması
Fabrication of integrated micro heater and ide micro systems with MEMS and application of nano composite semiconductor GAS sensor
HALİME İLBEYİİLİNGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERNA MOROVA
DOÇ. DR. CİHAT TAŞALTIN
- Functionalized CVD grown graphene for gas sensing applications
KBB yöntemi ile büyütülen fonksiyonelleştirilmiş grafenin gaz algılama uygulamaları
NESLİ YAĞMURCUKARDEŞ
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM ÇELEBİ
YRD. DOÇ. DR. ÖZHAN ÜNVERDİ
- Saf ve rutenyum (Ru) katkılı transparan iletken oksit yapılı ince filmlerin üretimi, elektriksel, optiksel, yapısal karakterizasyonu ve nem sensörü uygulamaları
Fabrication and characterization of the electrical, optical and structural properties of the pure and ruthenium doped transparent conducting oxides thin films and humidity sensors applications
HANDE SÖZBİLEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖMER MERMER
- Capacitance-voltage and current-voltage characteristic properties of ZnO:Al/p-Si heterojunction
ZnO:Al/p-Si heterokavşakların kapasitans-voltaj ve akım-voltaj karakteristik özellikleri
YELİZ KÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Optical engineering of titanium nitride thin films for nanoplasmonic biosensing
Titanyum nitrür ince filmlerin nanoplazmonik biyosensör uygulamaları için optik mühendisliği
CEMRE IRMAK KAYALAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL YÜCE
DR. ÖĞR. ÜYESİ Hasan KURT