Fabrication and characterization of nanostructured Pt and Pt-Ag alloys, and investigation of their hydrogen gas sensing properties

Mevcut tez çalışması, platin (Pt) ve platin-gümüş (Pt-Ag) alaşım ince filmlerin hidrojen gaz algılama özelliklerini incelemiştir. Pt ve PtAg filmler cam alttaş üzerine magnetron sputter tekniği ile kaplanmıştır. Her biri farklı kalınlığa sahip Pt filmler (2-50 nm) RF sputtering yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Kaplama sırasında filmlerin kalınlık kontrolü sputter sistemi içerisinde bulunan piezoelektrik sensörle yapılmıştır. Çalışmada ayrıca, 3 nm PtxAg1-x (x: 0.95, 0.90, 0.80 ve 0.50) ince filmler co-sputtering yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. Pt ve PtAg alaşım filmlerin yapısal karakterizasyonları X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) teknikleri ile yapılmıştır. Pt ve PtAg filmlerin kaplama kalınlığına, sıcaklığa ve konsantrasyona bağlı hidrojen duyarlılıkları incelenmiştir. Pt ve PtAg ince filmlerin sıcaklığa bağlı direnç değişimleri ve gaz ölçümleri ise kuru hava ve hidrojen ortamında 30 oC ile 200 oC arasında değişen sıcaklıklarda test edilmiştir. Böylece Pt ve PtAg sensörler için en iyi çalışma performansları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, üretilen Pt ince film sensörlerde direncin sıcaklıkla doğru orantılı, kaplama kalınlığı ile ters orantılı olacak biçimde değişiklik gösterdiğini ortaya koymaktadır. Pt ince film sensörlerin % 0.1 - % 1 konsantrasyon aralığında hidrojen gazına duyarlılıkları incelenmiştir. Pt ince filmler arasında, 2 nm Pt filmin 30 oC' de ve kuru hava ortamında en iyi duyarlılık performansı gösterdiği görülmüştür. Pt ince film sensörlerin en iyi cevap süresine ise oldukça yüksek sıcaklıklarda ulaştığı saptanmıştır. PtAg sensörlerin H2 duyarlılıkları 25 ppm – 1000 ppm hidrojen konsantrasyon aralığında incelenmiştir. PtAg ince film sensörlerin direnç ve duyarlılığı sıcaklığın artması ile birlikte artmıştır. PtAg sensörleri arasında en iyi çalışma performansı ise 3 nm Pt0.80Ag0.20 sensör için 150 oC'de görülmüştür.