Termiyonik vakum ark plazması ile biriktirilmiş indirgenmiş grafen oksit katkılı kalay oksit ince filmlerin özellikleri
Properties of reduced graphene oxide doped tin oxide thin films deposited by thermionic vacuum arc plasma
- Tez No: 958011
- Danışmanlar: PROF. DR. SUAT PAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İki boyutlu (2D) nanomalzemelerin katkılandıkları yapıların elektriksel, optik ve yapısal özelliklerini iyileştirme potansiyeli sayesinde günümüzde çok çeşitli alanlarda kullanılabildiği bilinmektedir. Bu tezde, n-tipi bir yarı iletken olan kalay oksit (SnO₂) ince filmler, indirgenmiş grafen oksit (rGO) katkısı ile modifiye edilmiş ve ardından tavlama işlemi uygulanarak bu süreçlerin film üzerindeki etkileri kapsamlı olarak incelenmiştir. rGO'nun, yarı iletken matrislerle oluşturduğu kompozit yapılar sayesinde taşıyıcı hareketliliğini artırdığı ve enerji bant yapısını düzenlediği literatürde sıkça vurgulanmaktadır. İnce film üretimi, Termiyonik Vakum Ark (TVA) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiş; vakum ortamında plazma koşulları altında üretilen rGO katkılı SnO₂ filmler, 400 °C'de tavlanarak karakterize edilmiştir. Elde edilen ince filmlerin yüzey morfolojisi ve bileşimi; alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile analiz edilmiştir. Quadoa Optical CAD programı ile teorik yansıma modeli oluşturulmuş ve deneysel yansıma verileri ile karşılaştırma yapılmıştır. EDS sonuçlarına göre, filmlerde karbon ve kalay elementlerinin ağırlıkça oranları sırasıyla %35 ve %65 olarak saptanmış; AFM ölçümleri yüzeyin homojen bir dağılım sergilediğini göstermiştir. Optik özelliklerin belirlenmesinde UV-Vis spektrofotometresi kullanılmış; tavlama öncesi elde edilen yasak enerji aralığı 3.50 eV, tavlama sonrası ise 3.00 eV olarak hesaplanmıştır. Soğurma ve geçirgenlik değerlerinin ise tavlama işleminden önemli ölçüde etkilenmediği gözlemlenmiştir. Ayrıca, yansıma ve kırılma indisi analizleri Filmetrics F20 cihazı ile gerçekleştirilmiş; yansıma değerlerinin %6–%14 aralığında değiştiği ve 630 nm dalga boyunda kırılma indisinin 1.89 olduğu belirlenmiştir. Son olarak, elde edilen rGO katkılı SnO₂ ince filmlerin, oda sıcaklığında çalışan benzer yarı iletken yapılara kıyasla daha yüksek sıcaklıklarda yapısal bütünlüğünü koruyabildiği gözlemlenmiş; bu durum, bu tür nanokompozitlerin yüksek sıcaklık dayanımı gerektiren optoelektronik uygulamalar için uygun olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Nowadays, two-dimensional (2D) nanomaterials are widely used as doping material due to their potential to enhance the electrical, optical, and structural properties of the semiconductor material. In the thesis, tin oxide (SnO₂) thin films, an n-type semiconductor, were modified with reduced graphene oxide (rGO) and then an annealing process was applied to investigate the effects of temperature on the films. The literature frequently emphasizes that rGO, can affect the carrier mobility and tunable electronic band properties of the semiconductor. Thin film deposition was carried out using the Thermionic Vacuum Arc (TVA) plasma technique; rGO-doped SnO₂ films were deposited under stable plasma conditions in a high vacuum environment and then annealed at 400 °C investigate the annealing effect on semiconductor material. Surface morphology and composition of the thin films were analyzed using field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and atomic force microscopy (AFM) devices. A theoretical reflection model was developed using the Quadoa Optical CAD software and was compared with experimental reflection data. According to EDS results, the films contained carbon and tin in weight ratios of 35% and 65%, respectively; AFM analysis revealed a homogeneous surface distribution. Optical properties were investigated using an UV-Vis spectrophotometry, and the optical band gap was calculated to be 3.50 eV and the value was reduced to 3.00 eV after the annealing process. It was observed that the absorbance and transmittance values were not significantly affected by the annealing process. Furthermore, reflection and refractive index measurements were performed using a Filmetrics F20 instrument, reflection values ranged between 6% and 14%, and the refractive index at 630 nm was determined to be 1.89. Finally, it was observed that the rGO-doped SnO₂ thin films maintained their structural integrity at elevated temperatures compared to similar semiconductor structures operating at room temperature, suggesting that such nanocomposites may be suitable candidates for optoelectronic applications needing to require high-temperature stability.
Benzer Tezler
- d=2n boyuta genelleştirilmiş Gürsey modelde monopol çözümleri
A Monopol-like solution of Gürsey model generalized to d=2n dimensions
HALUK ÖZBEK
- P- tipi silisyum yarıiletkeni ile yapılan bipolar ve simetrik kontak yapıların I-V ve C-V karakteristikleri incelenerek çeşitli parametrelerin hesaplanması
The Study of I-V and C-V characteristic of bipolar and symmetric contact structures by using the semiconductor of p-type
ABDULKADİR DARTICI
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECATİ YALÇIN
- 80UC-20TaC yakıtlı uzayda kullanılacak bir hibrit termiyonik nükleer güç reaktörünün kontrol mekanizmasının nötronik analizi
Neutronic analysis of the control mechanism for a hybrid nuclear thermionic power reactor with 80UC-20TaC fuel
ADNAN SÖZEN
Doktora
Türkçe
1994
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜMER ŞAHİN
- CrNiCo/MBE n-GaAs schottky diyotlarında termal tavlamanın ve numune sıcaklığının elektriksel karakteristiklere etkileri
Effect of thermal annealing and sample temperature on electrical characteristics CrNiCo/MBE n-GaAs schottky diodes
AHMET GÜMÜŞ
Doktora
Türkçe
1997
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECATİ YALÇIN