Grafen tabanlı elektrokromik aygıtların in-situ karakterizasyonu

Elektrokromik (EC) malzemeler ve elektrolitler bir elektrokromik cihazda (ECD) en zorunlu ve aktif bileşenlerdir. EC malzemeler, redoks reaksiyonları vasıtasıyla belli bir dalga boyu aralığında kendi ışık emilimi özelliklerini tersine değiştirebilir. Elektrokromik aygıtın bütün yüzeyleri kavrayabilecek kadar esnek olması ve farklı optik bölgelerinde özelliklere sahip olması oldukça arzu edilen bir durumdur. Grafen esnek olmasının yanısıra görünür, kızıl ötesi ve mikrodalga gibi üç optik bölgede optik özellikleri olan nadir materyallerden biridir. Tez kapsamında çok katmanlı grafen (multi layer graphene (MLG)) elektrotlar kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile dört farklı sıcaklıkta nikel alttaşlar üzerine sentezlendi. Büyütme sıcaklığında oluşturulan değişim ile dört farklı kalınlıkta MLG elektrot elde edildi. MLG elektrotlar Polivinil klorür (PVC) ve iki farklı polietilen alttaş üzerine ısıl laminasyon ve su banyosu ile transfer edildi. MLG elektrotlar kullanılarak oluşturulan elektrokromik aygıtların optik (FTIR ve Raman spektroskopisi), yapısal (X-ışını kırınım (XRD), Taramalı elektron mikroskobu (SEM), Enerji dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDX) ve Atomik kuvvet Mikroskobu (AFM)), aygıt yaşam süresi (görünür bölge dedektörü) ve elektriksel karakterizasyonları (dört nokta prob (Four probe)) farklı ölçüm teknikleriyle karakterize edilmiştir. MLG elektrotların kalınlığı arttıkça araya ekleme voltaj değeri artarken, tabaka direncinin azaldığı görüldü. Uygulanan potansiyel değeri arttıkça grafen elektrotların optik geçirgenliklerinin arttığı +5V değerinde maksimum olduğu sonucna ulaşıldı. İkinci kısımda farklı anyon ve katyon içeriğine sahip imidazolium, amonyum ve pirilidinyum bazlı dört farklı elektrolit kullanılarak oluşturulan MLG elektrot tabanlı elektrokromik aygıtların değişen elektrolite bağlı olarak performansları karakterize edildi. Kristal yapı analizleri sonucu grafenin n-doping durumunu elde etmenin p-doping durumuna göre daha yüksek voltaj değeri gerektirdiği sonucuna ulaşıldı. Ayrıca tez kapsamında geliştirilen ve oldukça pratik bir yapı olan eş düzlemli elektrot yapısı elektrokromik aygıt tasarımında kolaylıklar sağlamaktadır