Reaktif DC magnetron sıçratma tekniği ile üretilmiş vanadyum oksit ince filmlerin gaz sensör özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, reaktif DC magnetron sıçratma yöntemiyle üretilen vanadyum oksit sensör malzemesinin tavlama sıcaklığının değişimine bağlı olarak yapısal ve gaz algılama performansıdaki değişimler incelendi. Vanadyum oksit (VOx) ince filmler reaktif DC Magnetron sıçratma metodu ile silisyum alttaşlar üzerine büyütüldü. Üretilen ince filmler 100℃ ile 550℃ aralığında 11 farklı sıcaklıkta hava ortamında 1 saat süreyle tavlandı. Üretilen sensörlerin yapısal ve morfolojik özellikleri X-ışını kırınım cihazı (XRD), alan emisyonlu taramalı elektron mikroskopu (FESEM) ile incelendi. X-ışını kırınım desenlerinden, nispeten düşük tavlama sıcaklıklarında tavlanan filmlerin amorf yapıda iken 300℃ ve daha yüksek sıcaklıklarda tavlanan filmlerin kristal yapıda oluştuğu belirlendi. X-ışını kırınım desenlerinden Scherrer yöntemi, Williamson-Hall yöntemi ve Halder-Wagner yöntemiyle kristalit boyutları ve içsel gerilmeler hesaplanarak karşılaştırıldı. FESEM görüntülerinden tavlama sıcaklığına bağlı olarak üretilerin ince filmlerin morfolojik özelliklerinin değiştiği gözlendi. Üretilen yapıların gaz sensörü olarak optimal çalışma sıcaklığının belirlenmesi için 27-287℃ (300-560K) sıcaklık aralığında gaz algılama ölçümleri 50 ppm amonyak gazı (NH3) için yapıldı. Farklı sıcaklıklarda tavlanan sensörlerin farklı optimal çalışma sıcaklıklarına sahip olduğu görüldü. Tüm sensörler içerisinde üretim sonrası 480℃ sıcaklıkta tavlanmış olan ince film 207℃ çalışma sıcaklığında %104 duyarlılık ile en yüksek değeri gösterdi. Bununla birlikte bazı sensörler 67℃ gibi oda sıcaklığına yakın bir optimal çalışma sıcaklığında literatürle kıyaslanabilecek düzeyde duyarlılık verdi.