Sol-jel tekniği kullanılarak nadir toprak katkılı kurşun magnezyum niyobat ferroelektrik seramik kapasitörlerin üretimi, karakterizasyonu ve geliştirilmesi

Bu tez, kapasitör uygulamalarına sol-jel tekniği kullanılarak elde edilen saf Kurşun Magnezyum Niyobat (PMN) ve Nadir Toprak (Er, Eu, Dy, Sm ve Tb) katkılı nano ölçekli tozların ve n-tipi Si altlıklar üzerine kaplanan PMN ince filmlerin relaksör ferroelektrik olarak sentezlenmesi, karakterizasyonu ve elektriksel özelliklerini içermektedir. Bu anlamda, şeffaf solüsyon Pb, Mg ve Nb bazlı başlangıç malzemeleri, metil alkol ve glasiyel asetik asit kullanılarak hazırlanmıştır. Solüsyonlar jel yapılı PMN karışımı oluşturmak için 80 santigrat derecede 60 dakika kurutulmuş ve hava ortamında 530 santigrat derecede 3 saat, 950 santigrat derecede 2 saat ısıl işlem yapılmıştır. Sinterlemeden sonra, PMN bazlı nano ölçekli tozlar elde etmek için PMN tozları oda sıcaklığında 12 saat öğütülmüştür. Son olarak, tozlar alkol içerisinde dağıtılmış ve elde edilen süspansiyon damlatma ve spin kaplama teknikleri ile n- tipi Si üzerine kaplanmıştır. Kaplamalara hava ortamında, 730 santigrat derecede, 1 saatte tavlama işlemi uygulanmıştır. Toz ve kaplamaların ısıl, yapısal, mikroyapı, optik, mekanik ve elektriksel özellikleri diferansiyel termal analiz-termogravimetri (DTA-TG), Fourier transform infrared (FTIR), X-ışını saçınımı (XRD), taramalı electron mikroskop-enerji dağılım spektroskopi (SEM-EDS), atomic kuvvet mikroskobu (AFM), dinamik ultra sertlik (DUH), kazıma, kırılma indisi, spektrofotometre, yüksek çözünürlüklü dielektrik analiz and akım-voltaj karakterizasyonu için Keithley 2400 cihazları kullanılarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar, perovskit faza sahip PMN bazlı ince filmlerin 730 santigrat derecede sol-jel tekniği ile elde edilen tozların süspansiyonu metodu kullanılarak üretilmesinin mümkün olduğunu göstermiştir. En uygun kapasitör filmler fotoğraf makinelerinde kullanılan ışık saçınımlı diot (LED) flaş devresinde çok düşük dolma-boşalma süresinde (17 ms) başarılı bir şekilde uygulanmıştır.