İnce filmler
72 theses under this subject heading
The production and investigation of antimony based thin films for energy applications
Unlike the materials commonly used in thin-film photovoltaic technologies, Sb2S3 films promise a high potential in energy applications with their unique properties such as containing abundant and non-toxic elements, stability and high absorption coefficient. However, theoretically predicted efficiency values cannot be reached for Sb2S3 based photovoltaic solar cell devices. High optical band gap and high electrical resistivity values are the main reasons for this. The motivation of this Ph.D. thesis is to add Cu and Bi metals into the Sb2S3 structure by applying new and alternative methods in the production process and to find solutions for the high optical band gap and high electrical resistivity problems of Sb2S3 film, which is known as an emerging material for solar cell technologies. It is aimed to obtain Cu or Bi containing Sb2S3 films with a two-stage process. In the first stage, the precursor coatings were obtained by thermal evaporation method, and in the second stage, these precursor coatings were subjected to heat treatment for an effective metal diffusion in a furnace in sulfur atmosphere. Precursor coatings for Cu-containing Sb2S3 films were prepared in Cu/Sb2S3 form and the initial heat treatment temperature was determined as the key parameter. In addition, precursor coatings prepared in two different geometries as bi-layer form of Bi/Sb2S3 and multi-layer form of Bi/Sb2S3 (5 layers) were subjected to heat treatment in a sulfur atmosphere at different temperatures (180, 200, 220, 240 and 260 ◦C) and Bi containing Sb2S3 films were obtained. Analyses were performed by Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, X-ray Diffraction, Raman spectroscopy, Atomic Force Microscopy, Scanning Electron Microscopy and Four-Probe Technique to investigate the effect of incorprating Cu and Bi metals and selected initial parameters on the physical properties of Sb2S3 films. As a result of the analyses and evaluations carried out, it has concluded that the properties of Sb2S3 films containing Cu and Bi can be improved by using parameters such as initial heat treatment temperature and precursor coating geometry during metal incorpration processes, and outputs of this study may be a solution to common problems such as high optical bandgap and high electrical resistivity value of Sb2S3 films.
CdS üzerine MgF2 temelli yansıma önleyici ince film kaplamaların üretilmesi ve karakterizasyonu
Optoelektronik uygulamalarda yansıma kayıplarını önlemek için ince film kaplama çalışmalarından yararlanıldığı bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, farklı kırılma indislerine sahip malzemeler kullanılarak yansıma önleyici ince film yapıların geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) yöntemi kullanılarak, cam alttaşlar üzerine II-IV grubu yarıiletken bileşiği olan Kadmiyum Sülfür (CdS) ve bir toprak alkali metal florürü olan Magnezyum Florür (MgF2) ince filmlerinin büyütülmesi gerçekleştirilmiştir. İnce film yapıların yansıma önleyici özelliklerinin belirlenebilmesi için, cam alttaştan daha yüksek kırılma indisine sahip CdS üzerine, cam alttaştan daha düşük kırılma indisine sahip MgF2 kaplama malzemesi olarak tercih edilmiştir. Farklı kalınlıklarda üretilen çift katmanlı yansıma önleyici ince film kaplamaların yapısal, optik ve morfolojik özellikleri, X-Işınları Kırınımı (XRD), UV-vis spektrofotometre, Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) ve Alan Etkili Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) yardımıyla incelenmiştir. Analizler sonucunda, CdS ince filmler üzerine ikinci katman olarak büyütülen MgF2 ince film yapının optik yansıma kayıplarını görünür bölgede %30'a kadar azalttığı ve buna bağlı olarak geçirgenliği arttırdığı gözlenmiştir. Ayrıca yapılar ayrı ayrı tavlanmış ve tavlamanın optik kayıpları azaltmada etkisinin olup olmadığı araştırılmıştır.
Moleküler katman biriktirme (MLD) yöntemiyle organik – inorganik hibrit alukon ince filmlerin oluşumu
Bu çalışmada MLD (Moleküler Katman Biriktirme) yöntemi ile hibrit alukon ince filmler biriktirilmiştir. Hibrit alukon ince filmler; silisyum tabaka, cam lamel ve cam kumaş yüzeyler üzerinde üretilmiştir. TMA-EG ve TMA-GL olarak farklı prekürsörler kullanılıp, iki farklı alukon üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretim sırasında birikme oranınınti amacıyla elipsometre analizi yapılmıştır. Hibrit alukon ince filmin üretimi sırasında kontrolsüz büyüme, oksidasyon ve sızma gibi durumlar ile karşılaşılmış olup çözümler üretilmiştir.
Kimyasal püskürtme tekniği ile üretilen CdO bileşiklerinin yapısal ve optik özellikleri
Bu çalışmada, katkısız ve farklı oranlarda (%0, %2, %4, %6 ve %8) flor katkılı CdO yarıiletken filmleri kimyasal püskürtme yöntemi ile cam tabanlar üzerine 250 ? taban sıcaklığında üretilmiştir. CdO yarıiletken filmlerinin yapısal ve optiksel özelliklerine F katkısının etkisi araştırılmıştır. Üretilen yarıiletken ince filmlerin kalınlıkları, 0.078-0.150 µm arasında değişmektedir. CdO:F filmlerinin soğurma spektrumlarından direkt band geçişli oldukları ve yasak enerji aralıklarının 2,60-3,40 eV arasında değiştiği görülmüştür.X-ışınları kırınım desenlerinden elde edilen filmlerin yapısının polikristal ve yüzey merkezli kübik yapıda oldukları belirlenmiştir. Katkısız ve F katkılı CdO ince filmlerinin x-ışını kırınım deseninden yararlanarak a örgü sabiti değerlerinin 4,68514 ? ile 4,7067 ? arasında, tanecik büyüklüklerinin 215 ? ile 265 ? arasında ve dislokasyon yoğunluklarının 1,418×10-3 (nm)-2 ile 2,16132×10-3 (nm)-2 arasında oldukları hesaplanmıştır.
The growth and characterization of Sn doped Al/ZnS/p-Si structures
In this study, undoped and Sn (tin) doped ZnS (zinc sulfide) solutions were coated on glass and p-type Si (silicon) crystal using the sol-gel method. The Sn contribution amount changed between 0%-10%. The films are coated 15 layers on glass and 6 layers on crystal. Optical parameters such as thickness d, forbidden band gap Eg and refractive index n of the materials were investigated by using UV-vis-NIR measurements of thin films coated on glass. The crystal structure of the materials was determined with help of XRD spectrum. According to the results obtained, it was observed that the films grown on both glass and crystal crystallize as a cubic structure. Current-voltage I-V measurements of doped and undoped ZnS/p-Si structures were taken at room temperature in the dark, and diode properties of the samples were investigated with the help of these measurements. Diode parameters such as ideality factor n, barrier height ϕb and series resistance Rs were calculated using Thermionic emission (TE), Norde, Lien and Cheung-Cheung methods. In addition, capacitance-voltage C-V measurements of doped and undoped ZnS/p-Si in the frequency range of 10kHz-1.5MHz were taken and diode parameters were determined in detail by using these measurements. In addition, illuminated I-V measurements of doped and undoped ZnS/p-Si structures were determined under 100mW/cm2 illumination power in order to investigate photodiode characteristics of the samples.
?-FeSi2 ince filmlerin elde edilmesi ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi
? -FeSi2 ince filmler oda sıcaklığında n-Si(100) ve p-Si(111) altlıklar üzerine dengelenmemiş manyetik alanda sıçratma tekniği ile büyütülerek ? -FeSi2/n-Si ve ? -FeSi2/p-Si heteroeklemler bu şekilde hazırlandı. Bu çalışmanın orjinalliği filmlerin kaplama işleminden sonra hiçbir ısıl işlem uygulanmadan bu heteroeklemlerin elde edilmesinin başarılmasıdır. Farklı film kalınlıklarında ? -FeSi2/Si heteroeklemlerin üretimi saf demirin Si altlıklar üzerine dengelenmemiş manyetik alanda sıçratma tekniğiyle kaplanmasıyla yapıldı. Kaplama işleminden önce altlıklar ve hedef nötral molekül kaynağı ile temizlendi.? -FeSi2 filmlerin mikro-yapıları X-ışınları kırınım analizleri ve Raman spektroskopi analizleri ile incelendi. Bu filmlerin elementel analizleri EDS ve GDOES analizleri kullanılarak yapıldı. ? -FeSi2 ince filmlerin yüzey özellikleri taramalı elektron mikroskobu, alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu ile karakterize edildi. ? -FeSi2 filmler polikristal yapıda oldukları tespit edildi. Ara katmanın yüzey özelliklerinin ve kristalliğinin altlığın yüzey özelliklerine bağlı olduğu bulundu. Altlığın yüzey özellikleri ve kaplama parametreleri optimize edilerek çok düzgün yüzey özelliklerine sahip ? -FeSi2 filmler hazırlanabileceği görüldü.? -FeSi2 filmlerin optiksel soğurma katsayıları oda sıcaklığında FT-IR ölçümleri ile belirlendi. Bu ? -FeSi2 filmlerin kıyı bölgesi içerisindeki optiksel soğurmasından direkt geçişli bir yarıiletken karakteristiğinde oldukları ve Eg=0,85 eV olarak belirlendi. ? -FeSi2/n-Si ve ? -FeSi2/p-Si heteroeklemlerin elektriksel özellikleri oda sıcaklığında akım-gerilim(I-V) karakteristikleri alınarak incelendi. Kaplanmış filmler tarafından alınan karanlıktaki akım-gerilim karakteristiklerinde heteroeklemler için doğrultucu özellik göstermiştir. İdeallik faktörü ve bariyer yüksekliği gibi diyot parametreleri termo iyonik emisyon teorisi kullanılarak belirlendi.Bunun yanında, bu çalışmada n-Si(100) altlıklar üzerine dengelenmemiş manyetik alanda sıçratma tekniği kullanılarak büyütülen yarıiletken ? -FeSi2 ince filmlerin yapı ve yüzey özelliklerine kaplamadan önce ve kaplama süresince uygulanan iyon bombardımanın etkisi incelendi.
Performance of SnS: Ag doped Cu prepared by PLD technique for solar cell application
In this thesis, (SnS: Ag): Cu/Si solar cell was fabricated by modifying specific properties of SnS films deposited on Si wafers using the PLD technique by doping SnS: Ag with Cu at different ratios. The effect of the Cu doping ratio on the properties of the prepared thin films was investigated with using different techniques. The XRD analysis shows the polycrystalline nature of the prepared SnS powder and broad lines for thin films as its nanocrystalline structure. Additional phases appeared corresponding to Ag and Cu at a high ratio. The crystallite size reduced from 15.4 to 12.8 nm after doping with 0.05 Cu, and increased up to 14.7 with an increasing Cu ratio to 0.15, while the lattice strain has the opposite behavior. The AFM and FTIR results show the lowest roughness at a 0.05 Cu ratio and the characteristic bands for SnS. Most bands shifted towards a higher wavenumber after doping with Ag, as well as with Cu. The optical absorbance increases for the SnS: Ag sample and more increasing with the Cu content. A red shift in the band edge with Cu doping appeared. The band gap reduced from 2.2 eV for SnS to 1.75 eV for (SnS: Ag)0.85Cu0.15. The direct current conductivity shows two activation energies reduced with metal content. Both the SnS and (SnS: Ag)0.85Cu0.15 were p-type, while the three others were n-type. The I-V characteristic shows typical curves with an acceptable ideality. The optimum solar efficiency of 1.28% appeared for the (SnS: Ag)0.9Cu0.1/p-Si heterojunction.
Püskürtme yöntemi ile hazırlanan SnO2 ince filmlerin özellikleri
Bu çalışmada, püskürtme yöntemi kullanılarak 380?440 oC de cam alttabanlar üzerine SnO2 ince filmleri elde edildi. Bu filmlerin yapısal (x-ray), optiksel ( %T, a, Eg, n, t ) ve elektriksel (r) özellikleri bulundu.
CdO ince filmlerin püskürtme yöntemi ile hazırlanması
Bu çalışmada, püskürtme yöntemi kullanılarak 200?350 oC de cam alttabanlar üzerine CdO ince filmleri elde edildi. Bu filmlerin yapısal (X-ray,morfoloji), optiksel ( %T, a, Eg, t ) ve elektriksel (r) özellikleri bulundu.
Synthesis and characterization of nanocrystalline CdS1-x CuSx thin films for solar cell applications
In this study, thin films of CdS 1-x CuS x with a concentration of 0.1M, were prepared by spray chemical technique on glass bases at a temperature of 673 K and with a thickness of 300 ± 50 nm. The values of the absorption coefficient, refractive index, attenuation coefficient, and the real and imaginary part of the optical dielectric constant were calculated. The electrical results (Hall Effect) showed that the pure CdS films are of the n-type type and have a negative Hall coefficient. As for the rest of the films prepared from CdS impregnated with percentages of 3, 6, and 9 % of copper sulfide, they are of the p-type and have Hall coefficient is positive, and the values of concentration, conduction, and mobility carrier concentration, as it was found that each of them increases with the percentage of doping. As for the resistivity values for all films, it was found that they decreased with the increase in doping percentages. On the other hand, the "Vo.c, Is.c, Vm, Im, FF, and efficiency" of the solar cell were measured. The parameters of the solar cells were found using a test system (I-V) under illumination. The results showed that the low efficiency of the CdSCuS/n-Si solar cell was found.
PVA/PEG ince filmin optik ve elektriksel özelliklerine gama radyasyonu etkisi
Solution casting was used to produce polymers composed of polyvinyl alcohol (PVA) and polyethylene glycol (PEG), as well as composite films composed of PVA and PEG mixtures. The NaI(Th) detector that was installed on these films was capable of detecting the 137Cs source's gamma rays. Utilizing X-ray diffraction, Fourier transform infrared, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, and direct current conductivity tests, it was discovered that the samples could be identified. According to the XRD patterns observed at room temperature, the proportion of amorphous nanoparticles in polymer composites increases with the quantity of ZnO present. The FTIR spectra of these films clearly demonstrate the stretching and bending of the typical absorption bands. UV-V spectra were utilized to examine the change in transmittance, and as a result, an estimate of the optical band gap in the samples was derived. Using the observed DC conductivity, we can analyze how the conductivity of these films varies in response to differences in the quantity of ZnO contained inside them.
Atımlı lazer yığılımı (PLD) tekniği kullanılarak üretilen BSCCO ince filmlerin fiziksel özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada, Atımlı Lazer Yığılma Tekniği (PLD) ile MgO (100) altlıklar üzerine büyütülen Bi2Sr2Ca1Cu2O8+? süperiletken ince filmlerin yapısal ve süperiletken özellikleri araştırıldı. İlk olarak katıhal tepkime yöntemi ile uygun Bi2Sr2Ca1Cu2O8+? hedef malzeme üretebilmek için, üretim teknikleri araştırması yapıldı. En uygun hedef üretim tekniği seçilerek farklı PLD parametreleri ile Bi2Sr2Ca1Cu2O8+? kompozisyonuna uygun stokiyometri araştırması yapıldı. En başarılı PLD parametreleri kullanılarak üretilen ince filmler, kaplama sonrasında argon ve oksijen (Ar:93, O2:7) atmosferinde farklı sıcaklıklarda (800-880ºC) 10 dakika tavlanarak, Bi2Sr2CaCu2O8+? ince filmlerini üretmek için optimum ısıl işlem sıcaklığı araştırması yapıldı. Sonra Polimer yöntemi ile üretilen Bi2Sr2Ca1Cu2O8+? hedef malzeme kullanılarak üretilen Bi2Sr2Ca1Cu2O8+? ince filmler 860ºC'de farklı sürelerde tavlanarak Bi2Sr2CaCu2O8+? ince filmleri üretmek için optimum ısıl işlem süresi araştırması yapıldı. Üretilen filmlerin yapısal ve süperiletkenlik özellikleri XRD, SEM, AFM, EDX, M-T, R-T ve M-H ölçümleri ile analiz edilerek yorumlanmıştır. Bi2Sr2CaCu2O8+? ince filmleri üretmek için optimum tavlama sıcaklığı 860ºC ve optimum tavlama süresi 30 dakika olarak tespit edilmiştir. Katıhal tepkime yöntemi ile üretilen hedef malzeme ile üretilen Bi2Sr2Ca1Cu2O8+? film 82 K'de diyamanyetik, 89 K'de sıfır direnç özelliği göstermektedir.
SiO2 tabanlı Ni81Fe19 nanometrik manyetik ince filmin ısı kapasitesinin incelenmesi
Öz ısı malzemelerin termal karakterizasyonu için vazgeçilmez bir özelliktir. Bu çalışmada 2,5 nm ve 5,0 nm Ni81Fe19 ile kaplanmış SiO2 tabanlı ince film numunelerin bazı termal özellikleri incelendi. Numunelerin DSC (Diferansiyel Taramalı Kalorimetre) analizleri 300-800 K arasında çalışıldı. Öz Isılarının belirli ısıtma hızları için sıcaklıkla ve numune kalınlığı ile değişimi, Sürekli Referanslı Cp Ölçüm Yöntemi ile analiz edildi. Referans numune olarak safir kullanıldı. Numunelerin yapıları EDAX ve SEM analizleri ile incelendi. Ayrıca öz ısıların ısıtma hızı ile değişimi de incelendi.
Bizmut sülfür tabanlı ince filmlerin spin kaplama yöntemiyle büyütülmesi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada çevre dostu, doğada bol bulunan ve düşük maliyetli bizmut ve sülfür kullanılarak Bi2S3 ince filmlerin sol-jel spin kaplama yöntemle hazırlanması çalışılmıştır. Bi2S3 yarıiletkenler doğal n-tipi özellik göstermekte, opto-elektronik uygulamalar için çok uygun yasak bant aralığına ve soğurma özelliklerine sahiptir. Bi2S3 ince filmler güncel ve umut veren perovskit güneş pili yapılarda kurşun yerine alternatif olarak kullanılan güncel yapılardır. Doğal n-Bi2S3 ince filmler spin kaplama yöntemiyle hazırlanarak tavlama ortamının, film kalınlığının ve tavlama sıcaklığının yarıiletken özellikleri üzerine etkisi ayrıntılı incelenmiştir. Beş kat kaplanan Bi2S3 ince filmin tavlama işlemi metal tüp içerisinde yapıldığından dolayı ortamdaki sülfür buhar basıncının film kristalliğini önemli ölçüde arttırdığı görülmüştür. Tüp içerisinde tavlanarak hazırlanan Bi2S3 ince filmin X-ışını kırınım desenlerinden, kristalik yapıda olduğu ve ortorombik yapıda büyüdüğü görülmüştür. Kalınlığa bağlı karakterizasyon sonuçlarından film kalınlığı arttıkça Bi2S3 kristalit boyutunun arttığı saptanmış, ideal film kalınlığı 650 nm (10-katman) olarak belirlenmiştir. UV-Vis ölçümlerinde filmlerin direkt bant aralıklı özellikte olduğu görülmüştür. Tavlama sıcaklığı 300-550 C aralığında değiştirilerek hazırlanan filmler karakterize edildiğinde ideal tavlama sıcaklığının 350 C olduğu görülmüştür. Hazırlanan filmlerin yasak enerji aralığının üretim parametrelerine bağlı olarak 1,5 eV–2,60 eV arasında değiştiği belirlenmiştir. Filmlerin elektriksel iletkenlik (σ) değerleri 9,79E-7 – 2,40E-5 Ω-1cm-1 arasındadır. İdeal Bi2S3 yarıiletken ince filmler için en uygun üretim parametreleri; 10 kat ve tüp içerisinde 350 C de tavlanması olarak belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Bi2S3 İnce Film, Spin kaplama, Perovskit, Üretim parametreleri
Alüminyum katkılı ve katkısız çinko oksit ince filmlerin heteroeklem diyot özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, çinko oksit (ZnO) ve %1, %2, %3, %5 molar oranlarında Al katkılı ZnO (ZnO:Al) ince filmler sol-jel yöntemi ile cam alttaşa biriktirildi. ZnO ince filmlerin yapısal, morfolojik, optiksel ve elektriksel davranışına Al katkı miktarının etkisi, X-ışını kırınımı, atomik kuvvet mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu, X-ışını fotoelektron spektrometresi, fotolüminesans, ultraviyole görünür spektrofotometre ve Hall etkisi ölçümü ile incelendi. ZnO:Al ince filmler (002) yönelimli polikristal hegzagonal wurtzite yapıda olduğu belirlendi. En yüksek optik geçirgenlik %3 Al katkılı ZnO ince filmde görüldü. %1 Al katkılı ZnO film için minimum 5,50 Ωcm özdirenç ve filmlerin tamamının n-tipi elektriksel iletkenliğe sahip olduğu belirlendi. Bununla birlikte sol-jel yöntemi ile p tipi (100) yönelimli tek kristal silisyum (Si) yüzeye n-ZnO ve n-ZnO:Al ince filmlerin biriktirilmesiyle n-ZnO/p-Si ve n-ZnO:Al/p-Si heteroeklem diyotlar elde edildi. Bu yapıların I-V ve C-V karakteristiği incelendi ve diyot benzeri tek yönlü akım iletimi sergiledi. Heteroeklem diyotların doyum akımı, ideallik faktörü, yerleşik potansiyeli ve alıcı yoğunluğu gibi elektriksel parametreleri hesaplandı.
Investigation of the structural and electro-optical properties of chemically deposited ZnS and CdS thin films and the thermoluminecence properties..
ABSTRACT INVESTIGATION OF THE STRUCTURAL AND ELECTRO-OPTICAL PROPERTIES OF CHEMICALLY DEPOSITED ZnS AND CdS THIN FILMS AND THE THERMOLUMINESCENCE PROPERTIES OF ZnS THIN FILMS OZTAS, MUSTAFA Ph. D. in P.E., University of Gaziantep Supervisor:Assoc.Prof.Dr.Refik KAYALI Co-adviser: Assoc.Prof.Dr.Ramazan ESEN December 1996, 140 Pages In this work, ZnS and CdS thin films have been developed onto glass substrates with different concentrations and at different substrate temperatures using the spraying pyrolysis method and electric, electronic, optic, structural, and thermoluminescence properties of these films have been investigated. The resistivities and Hall mobilities of the CdS and ZnS thin film samples were obtained using Van der Pauw method in the dark and under the illumination. The transit time of the CdS thin films was measured using the Haynes-Shockley experiment and the drift mobility of these films was calculated using these results. The carrier lifetimes of the CdS thin films was determined using photoconductive decay method. The trap density in CdS mthin films was calculated using the space-charge limited current method. The optical absorption coefficients of both the CdS and ZnS films were found from optical measurements and using these results the energy bandgap of these films was calculated. It was shown that both of these films have a wurtzite crystal structure by employing the X-ray diffraction powder method. Finally, the thermoluminescence property of ZnS thin films was examined. The trap density, activation energy and frequency factor values of these thin films were found from their glow curves. Then, the lifetime of the electrons trapped, using the values of activation energy and frequency factor, has been calculated. Keywords: Spray pyrolysis, thin film, ZnS and CdS IV
Silika nanopartikül esaslı süperhidrofobik ve transparan kompozit filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Bir yüzeyin ıslanma durumu temas açısı (TA) ile tanımlanır. Temas açısı değeri 90º'den büyük olan yüzey hidrofobik ve 150º'den büyük olan ise süperhidrofobik olarak değerlendirilir. Süperhidrofobik yüzeyler son yıllarda oldukça ilgi çekmektedir. Bu çalışmada, cam yüzeyler üzerinde transparan ve süperhidrofobik ince filmler hazırlandı. Yüzeylerin su iticiliği ve optik geçirgenliği üzerine farklı çözeltilerin etkisi incelendi. Ayrıca farklı silika nanopartikül konsantrasyonlarının ve boyutlarının etkisi üzerine de çalışmalar yapıldı. Yüzeylerin temas açıları damla şekli analiz sistemi 100 (DSA100) temas açısı ölçüm cihazı kullanılarak ölçüldü. Hazırlanan yüzeylerin mikro yapısını incelemek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanıldı. Yüzeylerin kimyasal kompozisyonu elektron dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile analiz edildi. Cam üzerine hazırlanan yüzeylerin pürüzlülüğü atomik güç mikroskobu (AFM) kullanılarak incelendi. Yüzeylerin optik transparanlığı Ultraviyole-görünür bölge spektroskopisi (UV-vis) ile ölçüldü. Yüzey üzerinde nanopartiküllerin ve bunların kümelerinin birikimi süperhidrofobiklik için önemli olan yüksek pürüzlülüğü sağlamaktadır. Cam yüzeylerin transparanlık özelliği nanopartikül konsantrasyonu ile ters orantılı olarak değişmektedir. Hazırlanan yüzeylerin temas açısı ölçümleri 150º'nin üzerinde elde edilmiştir. Ayrıca, ince filmler için en yüksek transparanlık %94 olarak bulunmuştur. Trimetoksihekzadesilsilan (THS)-SiO2 filmlerin maksimum temas açıları polidimetilsiloksan (PDMS)-SiO2 filmlerin temas açılarından daha büyüktür.
Ca-Mn katkılandırılmış TiO2 esaslı nano yapılı ince filmlerin yüzey morfolojisi ve optik özellikleri
Bu tez çalışmasında; Kalsiyum (Ca) ve Mangan (Mn) katkısının Titanyum dioksit (TiO2) nanomalzemesinin yapısal ve yarıiletkenlik özelliklerine etkisi incelendi. Sol jel döndürerek kaplama yöntemi kullanılarak Ca ve Mn katkılı TiO2 esaslı ince filmler üretildi. Hazırlanan numunelerin yüzey morfolojisi Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile incelendi ve nano boyutta tanelerin olduğu tespit edildi. Ayrıca ortalama yüzey pürüzlülük değerleri incelendi ve artan Ca ve Mn katkısının bu değerde bir düşüşe yol açtığı tespit edildi. Filmlerin kristal yapısı Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelendi ve tanelerin küresel yapıda olduğu tespit edildi. Karakteristik özellikleri de X-Işını Kırınım yöntemi (XRD) cihazı ile incelendi ve Sherer denklemi yardımıyla numunelerin kristal boyutu hesaplandı. Üretilen filmlerin UV-VIS spektroskopisi ile geçirgenlik, soğurma ve yansıma grafikleri çizilmiş ve yasak enerji aralığı hesaplanmıştır. Ca ve Mn katkısının yasak enerji aralığında artışa yol açtığı tespit edilmiştir. Teknolojik uygulamalarda önemli bir yeri olan yarıiletken film üretimine yönelik bu çalışmada, özellikle maliyet açısından pahalı diğer üretim yöntemlerine alternatif olarak TiO2 ince filmlerin üretilmesi ve farklı malzemeler katkılama imkânı ile özelliklerinin değiştirilmesine olanak sağlanabilmesi açısından önem arz etmektedir. Yapılan araştırmalar sonucunda Ca ve Mn katkısının TiO2 filmlerin morfolojik ve optik özellikleri üzerinde önemli etkileri olduğu ve üretilen numunelerin şeffaf iletken elektrot uygulamalarında, optoelektronik cihazlarda, güneş pillerinde ve sensör üretiminde kullanılabileceği belirlendi.
Kahverengi alglerden analitik saflıkta alginik asit elde edilmesi ve biyomalzeme olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Genel olarak algler, sucul ya da yarı sucul ortamlarda yaşamlarını sürdürmekte ve yapılarında yer alan bazı pigmentler sayesinde güneş ışığını kullanarak besin üretimini gerçekleştirmektedir. Algler grubu altında yer alan kahverengi ve kırmızı renkli algler agar, karragenan ve alginik asit gibi önemli bileşikleri yapılarında bulundurmaktadır. Ülkemiz deniz kıyıları uzunluğu bakımından Akdeniz ülkeleri arasında en üst sırada yer aldığı halde alglerle ilgili çalışmalar Batı Akdeniz ülkelerine oranla azdır. Yürütülen tez çalışmasında öncelikle Cystoseira barbata türü kahverengi deniz alglerinden sodyum alginatın 2 farklı prosedüründen on adet fraksiyonu elde edildi. Akabinde adezyon önleyici bariyer olarak kullanımının incelenebilmesi için ince film tasarımında biyomalzeme üretilerek, fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu ile en uygun özelliklere sahip film yapısı belirlendi. En uygun özelliklere sahip olan fraksiyon seçilerek üretilen filmlerin adezyon bariyeri olarak kullanılabilirliği, 21 güb süreyle sıçan kemik iliği mezenkimal kök hücreleri( MKH) ile invitro kültürde test edildi. Haftalık zaman noktalarında MTT testi uygulanarak canlı hücrelerin mitokondriyal dehidrogenaz enzim aktiviteleri kantitatif olarak tespit edilerek sitotoksisitesi belirlendi. Adezyon dokusu oluşturma potansiyeli ise dondurarak kesit alma yöntemi ile ince kesitleri alınarak alsian mavisi, safranin-o ve hemotoksilen-eosin kullanılarak histokimyasal boyamalar ile tespit edildi. İmmünohistokimya ile HDM de bulunan yapısal proteinlerden kollajen tip-1, Anti podoplanin, Anti- vimentin ve Anti-thy-1 antikor boyamalrı yapılarak, önemli matriks bileşenleri ve meydana gelen hücresel değişiklikler belirlendi. Yapılan bu çalışmaların sonucunda üretilen sodyum alginat filmin adezyonu önleyebileceği ve cerrahi işlem görmüş dokuların iyileşme süresi ile sınırlı olabilecek bir zamanda biyomalzemenin ortamdan bozunarak ayrıldığı belirlendi. Oluşan adezyon benzeri dokunun histokimyasal analizleri, malzeme üzerinde fibröz doku oluştuğu, ancak oluşan doku miktarının ve hücre sayısının oldukça sınırlı kaldığı belirlendi. Ayrıca, film yapılarının 21. Günde %90 oranında bozunması ile adezyon benzeri fibröz yapının serbest formda kaldığı görüldü. Sonuçlar SEM analiz görüntüleri ile de doğrulandı. Yüksek lisans tezi ile hücre kültürü saflığında üretilen biyopolimerik malzemenin in vivo adezyon deneylerinde kullanılabileceği ve ticari olarak ülke ekonomisine kazandırılabileceği belirlendi. Üretilen alginattan hücre kültürü saflığında biyopolimerler elde edilebileceği gibi ticari olarak ülke ekonomisine kazandırılabileceği düşünülmektedir.
Sensör uygulamaları için farklı kalınlıklarda oluşturulan zno nano ince filmlerin Schottky engel diyotlar üzerine etkisi
Tez çalışması kapsamında, Schottky engel diyotu olarak bilinen AuPd/n-GaAs ve Ag/n-GaAs metal-yarıiletken yapılara çeşitli kalınlıklarda ZnO oksit tabakası kaplandı. Ayrıca, AuPd ve Ag kontaklı olarak iki grup halinde üretilerek elektriksel özellikleri incelendi. n-GaAs alttaş üzerine RF kopartma yöntemi kullanılarak çeşitli kalınlıklarda (25, 50, 100, 175 ve 250 nm) ZnO ince film kaplandı. İki farklı Schottky kontağı oluşturuldu. İlk Schottky kontak olarak DC kopartma yöntemi kullanılarak AuPd Schottky ve omik kontaklar oluşturuldu. Diğer Schottky kontak için ise gümüş pasta damlatılarak Ag kontak oluşturuldu. ZnO filmin kalınlıkları SEM ölçümleri ile tespit edildi. Akım-gerilim (I-V) ölçümleri gerçekleştirildi ve Schottky diyot performansı incelendi. I-V ileri ve geri bölgelerini termiyonik emisyon teorisi, Ohm yasası, Cheung ve Cheung metodu ve modifiye edilmiş Norde metoduna göre analiz eden Labview tabanlı yazılım geliştirildi. Bu sayede doyma akımı (Io), idealite faktörü (n), potansiyel engel yüksekliği (ϕB), seri direnç (Rs) ve şönt direnci (Rsh) parametreleri hesaplandı. 25 nm ve 50 nm ZnO kaplı Schottky diyotların en iyi performansı gösterdiği gözlendi.
Tenorit ince filmlerinin büyütülmesi ve fiziksel özelliklerine ısıl işlem etkisinin incelenmesi
Bu tezde, tenorit (kuprik oksit, CuO) ince filmler, 200 oC'lik sabit bir alt yapı sıcaklığında, 10 ve 15 mTorr'luk farklı toplam gaz basınçları altında, reaktif radyo frekans (RF) magnetron sıçratma tekniği ile cam alt yapılar üzerine büyütüldü. Tenorit ince filmler, farklı tavlama şartlarında, hava ortamında tavlandı. Filmlerin yüzey morfolojisi, bileşimi, kristal yapısı ve optik özellikleri üzerine toplam gaz basıncının, tavlama sıcaklığının ve zamanının etkisi, Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM), Enerji Ayırımlı X-Işını Spektroskopisi, X-ışınları Difraksiyonu (XRD) ve UV/VIS Spektroskopisi ile karakterize edildi. Gaz basıncının artmasıyla, film büyütme hızının ve tane boyutunun azaldığı görüldü. Filmlerin yüzey morfolojisinin, tavlama şartlarından dolayı değiştiği gözlemlendi. SEM görüntüleri, filmlerin yüzeylerinin, rasgele dağılmış tanelerden ve boşluklardan oluştuğunu açığa çıkardı. XRD çalışmalarından, büyütme ve tavlama şartlarına göre, bakır oksit ince filmlerin ikinci bir faza sahip olmadığı belirlendi. EDX sonuçları da, polikristal filmlerin bileşiminin ve tek CuO fazının, tavlama şartları tarafından etkilenmediğini açığa çıkardı. Tüm filmler, yansıma düzleminde iyi bir kristalleşme sergiledi. Artık gerilmeden dolayı, difraksiyon piklerinin konumlarında kaymalar gözlemlendi. Geçirgenlik spektrumlarından, 400 nm'den 800 nm'ye uzanan görünür ve yakın-kızılötesi bölgede, filmlerin, yüksek bir ışık soğurumuna sahip oldukları belirlendi. Gaz basıncının 10 mTorr'dan 15 mTorr'a artırılmasıyla, optik bant aralığının (Eg) 2,244 eV'tan 2,299 eV'a arttığı bulundu. Gaz basıncı arttıkça, filmlerin soğurma kenarının, daha düşük dalga boyuna ve daha yüksek enerjiye kaydığı da bulundu. İlaveten, termal işlemlerin etkisiyle, filmlerin soğurma kenarı daha yüksek dalga boylarına kaydığı için optik bant aralığı azaldı.
Altı farklı yöntemle selüloz asetat sentezi
Selüloz asetat geleneksel olarak Çözelti asetilasyon ve Lif asetilasyon olmak üzere iki yöntemle sentezlenir. Endüstriyel ölçekte en çok kullanılan yöntem olan asetik asit yöntemiyle selüloz asetat sentezi; aktivasyon, asetilasyon, çöktürme ve yıkama olmak üzere dört kademede yapılmaktadır. Ancak aktivasyon ve asetilasyon kademesinde kullanılan kimyasal maddeler, serbest asetik asit içeriği yüksek ürünler elde edilmesine ve sistemin yüksek asiditesi sebebiyle selüloz zincirlerinde degradasyon meydana gelir. Bu tez çalışması kapsamında; sözü edilen sorunları en az düzeye indirmek için Asetik asit (Kontrol), Etil asetat, Etil laktat yöntemleri ile asetilasyon, Çinko klorür veya Potasyum Asetat katalizörlüğünde asetilasyon ve DMSO/TBAF çözücü sisteminde vinil asetat ile transesterleştirme olmak üzere 6 farklı yöntem ile selüloz asetat sentezlenmiş; sentezlenen selüloz asetatların ve bu asetatlardan üretilen filmlerin özellikleri incelenmiştir. Literatürde daha önce rastlanmayan Etil asetat ve Etil laktat yöntemleri ilk defa bu tez çalışması kapsamında geliştirilmiştir. Asetik asit yönteminde % 15 civarında olan serbest asit içeriği Etil asetat yönteminde % 10; Etil laktat yönteminde ise % 6,5 civarına kadar düşürülebilmiştir. Etil asetat yöntemi ile oda sıcaklığı ve % 1 katalizör oranında gerçekleştirilen sentez sonucunda 2,32 SD değeri elde edilmiştir. Etil asetat yöntemiyle sentezlenen selüloz asetatlardan üretilen filmlerin yapısının Asetik asit yöntemiyle üretilen selüloz asetat filmlerine oranla daha az gevrek olduğu tespit edilmiştir.
Alüminyum nitrür ince filmlerin büyütülmesi ve mikroyapılarının incelenmesi
Bu tezde, Reaktif RF magnetron sıçratma tekniği kullanılarak farklı alt tabaka sıcaklıklarında (50oC, 150oC ve 250oC) borosilikat cam üzerine büyütülen alüminyum nitrür ince filmlerinin mikroyapıları incelenmiştir. Filmlerin mikroyapılarının gelişi güzel yönelimli kurtçuk tipi tanelerden, boşluklardan ve topaklanmalardan oluştuğu görüldü. Alt tabaka sıcaklığı artırıldıkça film yapısında görülen kurtçuk tipi tanelerin boyutunun arttığı, taneler arasındaki boşlukların azaldığı belirlendi. Her bir alt tabaka sıcaklığı için büyütülen film morfolojisinde gözlemlenen topakların boyutları ölçüldü. Özellikle, 50oC ve 250oC'lik alt tabaka sıcaklıklarında, film morfolojisindeki yapı kusurunu işaret eden topak sayısı ve boyutunun arttığı tespit edildi. Bu nedenle alüminyum nitrür ince filmlerinin büyütülmesi için uygun alt tabaka sıcaklığının 150oC olduğu tespit edildi. Yüksek büyütmelerde elde edilen SEM görüntülerinden kurtçuk tipi tanelerin çekirdeklenme mekanizması hakkında bilgiler edinildi ve tane boyutları ölçülerek sıcaklığın tane boyutları üzerine etkisi araştırıdı. EDX analizi ile filmin kompozisyonunu oluşturan elementlerin analizi yapıldı. Sonuçta, AlN ince filmlerinin başarılı bir şekilde büyütüldüğü belirlenirken, film morfolojisinde alüminyum oksit olan ikincil bir fazın oluşmuş olabileceği belirlendi.
Dönel kaplama yöntemi ile büyütülen Cu3SnS4 ince filmlerde tavlama süresinin filmlerin yapısal ve optik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, Cu3SnS4 ince örnekleri, 30 ve 40 sccm H2S:Ar (1:9) kükürt akışı kullanılarak, 550 °C'de kuvars fırınında azot gazı altında 15 ve 30 dakika süreyle farklı tavlama koşullarında dönel kaplama tekniğiyle kireç-taşı cam alttaşlar üzerine üretilmiştir. Örneklerin morfolojik, optik ve kristal özellikleri, sırasıyla AFM, UV-vis, fotolüminesans, XRD ve Raman analizlerini içeren farklı ölçüm sistemleri ile incelenmiştir. Cu3SnS4 ince filmleri için X-ışını kırınımı (XRD) desenleri, tüm ince filmlerin polikristal bir yapıya sahip olduğunu ortaya koymuştur. Cu3SnS4 ince filmlerin kristalit boyutu, dislokasyon yoğunluğu, mikro-gerilme ve kristalit sayısı, XRD spektrumlarından hesaplanmıştır. 30 sccm kükürt akışında 15 dakika tavlanan CTS-1 ince filmi, en iyi kristal yapıyı göstermiştir. ince filmlerin yüzeyinin küresel şekildeki mikro-kristal oluşumuna sahip olduğunu göstermektedir. Cu3SnS4 ince filmler incelendiğinde, filmlerin vadi ve tepe bölgelerinden oluştuğu ve vadi bölgesinin nispeten pürüzsüz olup, tepe bölgesinde ise belirli yönelimlere sahip kristal yapının oluştuğu görülmektedir. İnce filmlerin ultraviyole-görünür spektrofotometri (UV-Vis) ölçümleri, kükürt akışı ve tavlama süresi ile birlikte görünür ışık aralığındaki emilimin değiştiğini göstermiştir. Enerji bant genişliği 1.36 eV ile 1.96 eV arasında değişmiştir. CTS örneklerinin kırılma indeksi ve yüksek frekans dielektrik sabiti, Herve ve Vandamme, Moss ve Ravindra ilişkileri kullanılarak hesaplanmış ve bulunan değerlerin birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. PL spektrumu incelendiğinde, yaklaşık 1.41 eV ve 1.80 eV'de yer alan PL pikleri gözlenmiştir. 549 ve 567 nm dalga boylarında ve 689.42 ile 882.6 nm dalga boylarında bir yayılım bandı görülmüştür.