Gama ışınlarına maruz kalmış ZrO2 ince filmlerin karakterizasyonu

Zirkonyum oksit veya zirkonya (ZrO2) ince film, yüksek termal ve mekanik direnç, yüksek korozyon direnci, yüksek dielektrik sabiti, yüksek kırılma indisi ve mor ötesi-görünür-kızıl ötesi bölge olmak üzere geniş aralıkta optik saydamlık gibi eşsiz özelliklerinden dolayı son zamanlarda dikkat çeken zehirli olmayan inorganik bir malzemedir. Bu nedenle, ZrO2 ince film kaplamalar, teknolojik uygulamalar ve sanayide geniş kullanım alanı bulmaktadır. Ayrıca, ZrO2 ince filmlerin sahip olduğu bu üstün özelliklerinin daha da geliştirilmesi için araştırmalar devam etmektedir. ZrO2 ince filmler sahip olduğu bu optik, elektrik ve kimyasal özelliklerinden dolayı, güneş pillerinde yansıtıcı ve yansıtıcı olmayan optik kaplamalar, optik yükseltici, fotonik aletler gibi optik uygulamalarda, yakıt hücreleri, jet ve dizel motorlar gibi yüksek sıcaklık uygulamalarının söz konusu olduğu termal bariyer kaplamalarda, oksijen hassasiyetinden dolayı sensör teknolojilerinde, yüksek dielektrik sabiti, düşük kaçak akım gibi gibi elektrik özelliklerinden dolayı yarı iletken teknolojisinde tercih edilen bir malzemedir. Ayrıca, hem termal kararlılığı hem de radyasyona karşı direnci sayesinde de nükleer rekatör yakıt hücrelerinde de kullanılmaktadır. Söz konusu yüksek lisans tez çalışmasında, ZrO2 ince filmler, sol-jel daldırma yöntemi ile soda kireç silika cam taşıyıcılar üzerinde kaplanmıştır. Daha sonra Co-60 radyoizotop kullanılarak gama ışınlarına maruz bırakılmıştır. Gama radyasyonu ile ışınlama ZrO2 ince filmlerin yapısal özelliklerini etkilediğinden, bu etkileşimi belirleyebilmek için dört farklı soğurulma doz seviyesi uygulanmıştır. Gama ışınları ile ışınlama işleminden sonra ZrO2 ince filmlerin yapısal özelliklerindeki değişimler taramalı elektron mikroskobu ile belirlenmiştir. Doz artışına bağlı olarak değişimler detaylı olarak incelenmiştir. ZrO2 ince filmlerin yapısal özelliklerindeki değişim optik özellikleri de etkilemiştir. Bu nedenle, ZrO2 ince filmlerin optik özelliklerindeki değişimler 190–1100 nm dalga boyu aralığında PG Instruments T80 UV-Vis-NIR spektrofotometre ile belirlenmiştir. ZrO2 ince filmlerin soğurulan doza bağlı olarak geçirgenlik, yansıtıcılık ve soğurma eğrilerindeki ve optik sabitleri (kırılma indisi, söndürme ve soğurma katsayısı)'ndeki değişimler ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Ayrıca, optik yoğunluk, elektronik geçiş özellikleri ve optik bant aralıkları belirlenmiştir. ZrO2 ince filmlerin yüzey özelliklerinin ışınlamaya bağlı olarak değişimi belirlemek adına da temas açısı ölçümleri alınmıştır. Soğurulan doza bağlı olarak hidrofilik yapısındaki değişim değerlendirilmiştir. Ayrıca ZrO2 ince filmlerin, soğurulan doza bağlı olarak gama ve beta ışınlarını geçirme özellikleri incelenmiştir. ZrO2 ince filmlerin gama ve beta ışınlarını zayıflatma katsayıları soğurulan doz artışına bağlı olarak detaylı bir şekilde belirlenmiştir. ZrO2 ince filmlerin morfolojik yapısını, optiksel özelliklerini etkileyen doz değeri ayrıntılı bir şekilde tespit edilmiştir.