Gümüş ve nikel katkılı çinko oksit (ZnO) nanoçubukların üretimi, karakterizasyonu ve uygulama alanlarının araştırılması

Genel olarak gaz sensörleri, algılayıcı malzemenin gaz ortamında fiziksel özelliklerindeki değişimini tespit etmeye dayalı bir sistemdir. Bu anlamda daha az maliyetli, yüksek verimli ürünler ortaya çıkarabilmek için nanoyapılarda algılayıcı malzemeler oluşturulmuştur. Nanoçubuklar bu yapılardan biridir. Nanoçubukların üretilmesinde en sık kullanılan yarı iletken malzemelerden bazıları çinko oksit (ZnO), tungsten oksit (WO3), mangan oksit (MnO), titanyum dioksit (TiO2) kalay dioksit (SnO2) gibi yarı iletken metal oksitlerdir. ZnO'ya katkılanan malzemenin etkisiyle elektriksel, optik ve algılama gibi özelliklerinin değişmesi bu alandaki çalışmalarının yoğun olmasında önemli bir etkendir. Katkılama işlemleri hidrotermal yöntem, elektrokimyasal yöntem, kimyasal buhar biriktirme ve sol-jel yöntemi gibi birçok farklı yöntem ile gerçekleştirilebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında katkısız, gümüş (Ag) ve nikel (Ni) katkılı ZnO nanoçubuk yapılar hidrotermal yöntem ile üretilmiştir. Üretilen nanoyapıların yapısal, elektrik, optik ve gaz algılama özellikleri incelenmiştir. Üretim aşamasında tohum katmanı sentezi için sol jel yönteminden yararlanılmıştır. Üretilen katkılı ve katkısız ZnO nanoçubukların, kristal yapısı ve yüzey morfolojisi gibi karakterizasyon işlemleri aşamasında X-Işını Kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleri gerçekleştirilmiştir. X-ışını kırınımı analizi, saf ve katkılı ZnO nanorodlarının hekzagonal wurtzit yapıda kristalleştiğini göstermiştir. Katkısız ZnO nanoçubukların çapları yaklaşık 50nm iken Ni katkılama sonucunda nanoçubukların çapları artarak yaklaşık 180nm çapında nanoçubuklar elde edilmiştir. Ag katkılama için yaptığımız çalışmalarda Ag parçaçıkları ZnO nanoçubuklar üzerinde olacak şekilde oluşmuştur. Kuartz kristal mikroterazi (QCM) üzerinde üretilen katkısız ZnO nanoçubuklar, %5 ile %94 bağıl nem aralığında ölçümleri test edilmiştir. Test sonucunda sensörün kararlı yapıda olduğu görülmüştür. Katkısız ve Ni katkılı nanoçubukların akım- gerilim (I-V) ölçümleri ve sıcaklığa bağlı akım değişimi incelenmiştir. Farklı altlıklar üzerinde üretilen Ni ve Ag katkılı ZnO nanoçubukların çeşitli gazlara karşı verdiği yanıtlar değerlendirilmiştir. Katkısız üretilen ZnO nanoçubukların neme karşı duyarlı olduğu görülmüştür.