Termiyonik vakum ark plazması ile biriktirilmiş indirgenmiş grafen oksit katkılı kalay oksit ince filmlerin özellikleri

İki boyutlu (2D) nanomalzemelerin katkılandıkları yapıların elektriksel, optik ve yapısal özelliklerini iyileştirme potansiyeli sayesinde günümüzde çok çeşitli alanlarda kullanılabildiği bilinmektedir. Bu tezde, n-tipi bir yarı iletken olan kalay oksit (SnO₂) ince filmler, indirgenmiş grafen oksit (rGO) katkısı ile modifiye edilmiş ve ardından tavlama işlemi uygulanarak bu süreçlerin film üzerindeki etkileri kapsamlı olarak incelenmiştir. rGO'nun, yarı iletken matrislerle oluşturduğu kompozit yapılar sayesinde taşıyıcı hareketliliğini artırdığı ve enerji bant yapısını düzenlediği literatürde sıkça vurgulanmaktadır. İnce film üretimi, Termiyonik Vakum Ark (TVA) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiş; vakum ortamında plazma koşulları altında üretilen rGO katkılı SnO₂ filmler, 400 °C'de tavlanarak karakterize edilmiştir. Elde edilen ince filmlerin yüzey morfolojisi ve bileşimi; alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile analiz edilmiştir. Quadoa Optical CAD programı ile teorik yansıma modeli oluşturulmuş ve deneysel yansıma verileri ile karşılaştırma yapılmıştır. EDS sonuçlarına göre, filmlerde karbon ve kalay elementlerinin ağırlıkça oranları sırasıyla %35 ve %65 olarak saptanmış; AFM ölçümleri yüzeyin homojen bir dağılım sergilediğini göstermiştir. Optik özelliklerin belirlenmesinde UV-Vis spektrofotometresi kullanılmış; tavlama öncesi elde edilen yasak enerji aralığı 3.50 eV, tavlama sonrası ise 3.00 eV olarak hesaplanmıştır. Soğurma ve geçirgenlik değerlerinin ise tavlama işleminden önemli ölçüde etkilenmediği gözlemlenmiştir. Ayrıca, yansıma ve kırılma indisi analizleri Filmetrics F20 cihazı ile gerçekleştirilmiş; yansıma değerlerinin %6–%14 aralığında değiştiği ve 630 nm dalga boyunda kırılma indisinin 1.89 olduğu belirlenmiştir. Son olarak, elde edilen rGO katkılı SnO₂ ince filmlerin, oda sıcaklığında çalışan benzer yarı iletken yapılara kıyasla daha yüksek sıcaklıklarda yapısal bütünlüğünü koruyabildiği gözlemlenmiş; bu durum, bu tür nanokompozitlerin yüksek sıcaklık dayanımı gerektiren optoelektronik uygulamalar için uygun olabileceğini göstermiştir.