Sol-jel yöntemi ile üretilen ti(IV) katkılı Zno tabanlı seyreltik manyetik yarıiletken nano tozların ve ince filmlerin karakterizasyonu
Characterization of ti(IV) doped zno based dilute magnetic semiconductor nano powders and thin films synthesized by the sol-gel method
- Tez No: 947756
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ADA, DOÇ. DR. ELİF AŞIKUZUN TOKEŞER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kastamonu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Bu çalışmada, Ti(IV) katkılı ZnO tabanlı seyreltik manyetik yarıiletken (DMS) nano tozlar ve ince filmler, sol-jel yöntemi kullanılarak başarıyla üretilmiştir. Farklı çözücüler (MEA ve 2-propanol) ve kontrollü tavlama koşulları (600 °C, 30 dk) altında nano tozlar ve ince film numuneler hazırlanmıştır. İnce filmler, daldırma kaplama yöntemi ile cam altlıklar üzerine kaplanmıştır. Bu tezde, katkılamanın ve çözücülerin ZnO'nun yapısal, morfolojik, mekanik, optik, manyetik ve elektriksel özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Yapısal analizler, Ti katkısının ZnO kristal kafesine başarılı bir şekilde entegre olduğunu ve ikinci bir faz oluşumu olmaksızın kristal yapıyı koruduğunu göstermiştir. SEM görüntüleri, Ti katkısı ile birlikte partikül morfolojisi ve yüzey pürüzlülüğünde belirgin değişikliklere yol açtığını ortaya koymuştur. Mekanik analizlerde, MEA çözücüsü ile hazırlanan numunelerin sertlik ve elastiklik modülünde üstünlük sağladığı, buna karşın 2-propanol çözücüsü ile hazırlanan numunelerin ise daha yüksek kırılma tokluğuna sahip olduğu tespit edilmiştir. Manyetik ölçümler, Ti katkısıyla birlikte ZnO'ya ferromanyetik özellik kazandırdığını ve özellikle %4 ile %5 katkı oranlarında güçlü ve belirgin ferromanyetik davranışın ortaya çıktığını net biçimde göstermiştir. Optik analizlerde, geçirgenliğin Ti katkısı ile azaldığı ancak belirli katkı seviyelerinde (örneğin Ti2) bu etkinin minimum olduğu görülmüştür. Elektriksel analizler, %2 Ti katkılı numunenin en yüksek taşıyıcı yoğunluğu gösterdiğini, %4 ve %5 katkı oranlarında ise yeniden bir artış eğilimi gözlemlendiğini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, Ti(IV) katkısının ZnO'nun yapısal bütünlüğünü koruyarak özellikle %2–%4 katkı aralığında optik, manyetik ve elektriksel özelliklerini belirgin şekilde iyileştirdiği tespit edilmiştir. Elde edilen veriler, Ti katkılı ZnO nanomalzemelerin seyreltik manyetik yarıiletken uygulamaları için önemli bir potansiyel taşıdığını ve bu malzemelerin ileri teknoloji alanlarında değerlendirilebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, Ti(IV)-doped ZnO-based dilute magnetic semiconductor (DMS) nanostructured powders and thin films were successfully synthesized using the sol-gel method. Nanopowders and thin film samples were prepared under controlled annealing conditions (600 °C, 30 minutes) using different solvents (MEA and 2-propanol). The thin films were deposited onto glass substrates via the dip-coating technique. This thesis investigates the effects of doping and solvent selection on the structural, morphological, mechanical, optical, magnetic, and electrical properties of ZnO. Structural analyses revealed that Ti ions were successfully incorporated into the ZnO crystal lattice without inducing any secondary phase formation, thereby preserving the crystal structure. SEM images showed that Ti doping led to significant changes in particle morphology and surface roughness. Mechanical analysis indicated that samples prepared with MEA exhibited superior hardness and elastic modulus, whereas those prepared with 2-propanol showed higher fracture toughness. Magnetic measurements clearly demonstrated that Ti doping induced ferromagnetic behavior in ZnO, with strong and distinct ferromagnetic properties observed particularly at 4% and 5% Ti doping levels. Optical analyses revealed a decrease in transmittance with increasing Ti content, although this effect was minimal at specific doping levels (e.g., Ti2). Electrical measurements showed that the sample with 2% Ti doping exhibited the highest carrier concentration, with a renewed increase trend at 4% and 5% doping levels. In conclusion, Ti(IV) doping significantly enhanced the optical, magnetic, and electrical performance of ZnO while preserving its structural integrity, especially within the 2–4% doping range. These findings highlight the promising potential of Ti-doped ZnO nanomaterials for use in advanced dilute magnetic semiconductor applications and other high-technology fields.
Benzer Tezler
- Eu katkılı TiO2 ince filmlerinin karakterizasyonu ve ters-yüz polimer güneş piline uygulanması
Characterization of eu doped TiO2 thin films and application to the inverted type polymer solar cells
ŞABAN FINDIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiAhi Evran Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OSMAN ÖRNEK
- Ga2O3/p-Si P-N hetero eklemli UV fotodedektörlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of Ga2O3/p-Si P-N hetero junction UV photodetectors
UĞUR HARMANCI
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHarran ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TAHİR GÜLLÜOĞLU
PROF. DR. ABDULLAH YILDIZ
- Fotokatalitik özellikli TiO2/polimerik jel kompozit yapıların üretilmesi ve atık suların arıtımında kullanılabilirliği
Producing of TiO2/polymeric gel composite structure wi̇ith photocatalytic property and showing its usability in purification of waste water
MELEK TEZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
KimyaMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİÇEK
- Preparation of PZT and PLZT thin films on different substrates by sol-gel spin coating methods and investigation of their properties
PZT ve PLZT ince filmlerin farklı altlıklar üzerinde sol-jel spin kaplama yöntemiyle hazırlanması ve özelliklerinin incelenmesi
MUSTAFA ÇAĞRI BAYIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Bilim ve TeknolojiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY
- Development and photocatalytic properties of potassium titanate nanostructure embedded resin composites
Potasyum titanat nanoyapı katkılı reçine kompozitlerin geliştirilmesi ve fotokatalitik özellikleri
DERYA KAPUSUZ
Doktora
İngilizce
2016
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH ÖZTÜRK
DOÇ. DR. JONGEE PARK