Farklı metal iyonları ile bombalanan SrTiO3 kristalinin ve bazı minerallerin nükleer ve diğer yöntemlerle incelenmesi
The investigations of SrTiO3 crystal implanted with different metalic ions and some minerals by nuclear and the other techniques
Yazar: RANA KİBAR
Danışman: PROF. DR. NURDOĞAN CAN ; PROF. DR. SAİM SELVİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Optik özellikler = Optical properties

Özet:
Bu çalısmada 1x1016-1x1017 iyon/cm2 doz aralıgında 400 ve200 keV enerjilerinde Cu ve Tb iyonları ile asılanmıs SrTiO3 (100)(STO) tek kristalinin lüminesans ve optiksel özellikleri incelenmistir.SrTiO3 kristalinin lüminesans özellikleri katodolüminesans (CL) veradyolüminesans (RL) yöntemleri ile incelenmistir. Düsük sıcaklıkta eldeedilen lüminesans spektrumlarında elektromanyetik spektrumun yesilbölgesinde (520 nm) genis bir emisyon bandı gözlenmistir. Bazı arasıcaklık degerlerinde yapılan ölçümlerde ise buna ilave olarak kırmızı birlüminesans bandı (800 nm) elde edilmistir. Optiksel özellikleriniincelemek amacıyla örneklerin optiksel sogurma spektrumları alınmıstır.Tb ile asılanmıs örnekler için Mie Saçılma Teorisi kullanılarak yokolmatesir kesiti degerleri teorik olarak hesaplanmıs ve deneysel veriler ilekarsılastırılmıstır. Optiksel sogurma spektrumlarında Cu için 585 nm degüçlü bir sogurma bandı elde edilmistir. Malzemenin yüzeyi veya yüzeyeVIyakın bölgelerinin incelenmesi için kullanılan Rutherford Geri SaçılmaSpektrometresi (RBS) ile Cu ve Tb iyonlarının malzeme içindekidagılımları incelenmistir. Gerek iyon asılama gerekse de elektronlar ilebombalama islemlerinin SrTiO3 kristallerinin yüzeyinde meydanagetirdigi fiziksel degisikliklerin incelenebilmesi amacıyla Atomik KuvvetMikroskobu (AFM) kullanılmıstır. Hem lüminesans hem de optikselölçümler sonucu SrTiO3 kristallerinde Cu ve Tb nanoparçacıklarınınolustugu tespit edilmistir. Bu yüzden, elde edilen kristallerinnanoteknoloji alanında uygulama alanı bulabilecegi düsünülmektedir.Bunun yanı sıra, iyon asılamadan farklı bir alanda, pembe kuvars,ametist, rodonit ve diaspor minerallerinin lüminesans ölçümleriyapılmıstır. Böylece bu tür minerallerin renk merkezleri ve bunlarınolusum mekanizmaları hakkında bilgi elde edilmesi saglanmıstır.Bilindigi kadarıyla ülkemizde tespit edilen mineraller için henüz birlüminesans veri bankası yoktur. Bu nedenle bu çalısmanın böyle bir veribankasının olusturulabilmesi için bir ilk adım olacagı düsünülmektedir.Anahtar Kelimeler: SrTiO3, Katodolüminesans, Radyolüminesans,yon Asılama, Optiksel Özellikler

Abstract:
In this study Luminescence and optical characteristics of SrTiO3(100) single crystal (STO) implanted with Cu and Tb ions of 400 and200 keV energies at fluences in the range of 1x1016-1x1017 ion/cm2 isanalyzed. The luminescence properties of the SrTiO3 crystals areinvestigated by Cathodoluminescence (CL) and Radioluminescence (RL)techniques. The wide emission band is observed in the green range ofelectromagnetic spectrum (520 nm) within the luminescence spectraobtained at low temperatures. Moreover, in the spectra that measured atsome middle temperature ranges, the red luminescence band (800 nm) isalso obtained. To investigate the optical characteristics of the samples,their optical absorption spectra are measured. For the crystals implantedwith Tb+ ions, extinction cross-section values are calculated by the MieScattering Theory and thus empirical and the results are compared withVIIIthe empirical data. For Cu implanted samples, a strong absorbtion band isobtained at 585 nm. The crystal?s surface and areas close to the surfacewere investigated by the Rutherford Back Scattering Spectrometry (RBS)and by using the RBS spectra the distributions of Cu+ and Tb+ ionswithin the crystals are also determined. The Atomic Force Microscopy(AFM) is employed to assess the physical changes occurred on thesurface of SrTiO3 crystals after both ion implantation and electronirradiation processes. Both luminenscence and optical absorptionmeasurement results showed that Cu and Tb nanoparticles were formedwithin SrTiO3 crsytals. These results imply that these newly acquiredcrystals might find some new applications in nanotechnology.Besides, in the different area from ion implantation, theluminescence measurements of pink quartz, amethyst, rohodonite anddiaspore minerals are studied. The results provide information aboutcolor centers and their origin mechanisms in this kind of minerals. As faras it is known, there is not any luminescence data bank about theluminescence of minerals obtained from Turkey.Keywords: SrTiO3, Cathodoluminescence, Radioluminescence, IonImplantation, Optical Properties