Grafen esaslı nano elektroseramiklerin üretilmesi ve karakterizasyonu

Bu tez çalışması, hidrotermal metot ile üretilen Bizmut, Lantan ve Yitriyum 'un Demir ve Mangan bileşikleri içerisine, Hummers metodu ile sentezlenen grafen oksitin farklı oranlarda katkılandırılmasıyla nano elektroseramik üretimini içermektedir. Elde edilen katkılı ve katkısız numuneler XRD, SEM ve EDX, TEM, FTIR, DTA-TGA, UV-VIS-NIR spektroskopisi, ferroelektrik ölçümler, sıcaklığa bağlı elektriksel direnç değişimleri ve dielektrik ölçümler yardımıyla karakterize edilmiştir. XRD sonuçlarından, üretilen numunelerin nano boyutta oldukları ve kristal boyutlarının grafen oksit katkısı ile değiştiği görülmüştür. SEM görüntüleri ve EDX spektrumları, nano elektroseramiklerin yapısının küçük boyutlu tanelerin birleşmeleri ile oluşan büyük tanelerden meydana geldiğini göstermektedir. TEM görüntüleri ve SAD desenlerinden, numunelerin mikroyapılarının tüm doğrultularda nano boyutlu ve aralarında yönelim ilişkisi bulunmayan, gelişi güzel yönelimli tanelerden oluştuğu görülmüştür. Elde edilen numunelerin FTIR spektrumlarından, kimyasal özellikleri ve bağ yapıları belirlenmiş, grafen oksitin pik şiddetlerini değiştirdiği görülmüştür. Bu, grafen oksitin seramik yapı içerisine dail olduğunu doğrulamaktadır. Termal analiz ölçümleri yardımıyla, artan sıcaklıkta numunelerin yapısında meydana gelen reaksiyonlar, reaksiyon sıcaklıkları, reaksiyon enerjileri ve toplam kütle kayıpları belirlenmiştir. Numunelerin yasak enerji aralıkları, optik absorbsiyon yöntemiyle bulunmuştur. Grafen oksit katkısı numunelerin yasak enerji aralıklarını değiştirmiştir. Üretilen nano elektroseramiklerin dielektrik ölçümleri ve alternatif akım iletkenliği frekansa bağlı olarak ölçülmüş ve değişen katkı oranlarının dielektrik özelliklerini değiştirdiği görülmüştür. Sıcaklığa bağlı elektriksel iletkenlik ölçümleri numunelerin yarıiletken davranış gösterdiğini doğrulamıştır. Üretilen nano elektroseramiklerin polarizasyon-elektrik alan histerisiz döngüleri yardımıyla maksimum polarizasyon, kalıntı polarizasyon ve zorlayıcı elektrik alan değerleri belirlenmiştir. Grafen oksit katkısı ile numunelerin ferroelektrik davranışları değişmiştir. Elde edilen sonuçlar, sentezlenen elektroseramiklerin elektronik ve nanoyapı özelliklerinin elektronik ve enerji uygulamalarında kullanılmak üzere çeşitli grafen içeriği ile kontrol edilebileceğini göstermiştir.