Nanokristal ZnXO (X=Mn, Zr, ZrMn) ince filmlerin fabrikasyon ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of nanocrystalline ZnXO (X=Mn, Zr, ZrMn) thin films
Yazar: PARSAI PASHAEI
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÇAKMAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Katıhal Fiziği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Manyetik iyonları esas iletken malzemenin içindeki katyonların yerine geçen II-VIve III-V grubuseyreltik manyetik yarıiletkenler (DMS's) spintronik teknolojinin gelişmesini sağlamaktadır. Esas malzemesi ZnO'nun bant aralığının geniş olmasından dolayı ZnXO yapılarının geleceği parlaktır. Çinko oksitin özellikleri geniş bir yelpazeye sahiptir ve bu özellikler doplamaya, işlem parametrelere, fabrikasyon metoduna ve ince filmlerin kalınlığına bağlıdır.Çinko oksitin özellikleri yüksek geçirgenlik, piezoelektrik, geniş yarıiletkenlik bant aralığı, oda sıcaklığı ferromanyetizim, büyük manyeto-optik ve yüksek algılama sayılabilir. Bu çalışmada RF magnetron püskürtme yöntemi ile camalttaş üzerine ZnMnO ince filmler üretildi ayrıca ZnMnO, ZnZrO ve ZnZrMnO ince filmler çelik alttaş üzerine puls elektrodepolamayöntemi ile üretildi. İnce filmlerin yapısal, optik ve yüzey özellikleri X-ışını kırınım (XRD), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), UV spektrum, oda sıcaklığı fotolüminesans (PL), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X - ışını spektroskopisi (EDS) ve 3-D tarama enterforemetre yöntemleriyle incelendi. Püskürtmeli ZnMnO ince filmlerde alttaş sıcaklığı 300 °C, 400 °C ve 500°C ayarlandı. Alttaş sıcaklığı artınca, filmlerin yapısı kübikten hegzagonaledeğişti. Kübik ZnMnO ince filmler [210] yönelimli ve hegzagonal ince filmler [002] yönelimli büyüdü.Yüzey morfolojisinde değişiklikler yapısal geçişle ilgili bir kanıt sağladı. Ayrıca optiksel bant aralığında azalma ve artma filmlerin kübik veya hegzagonal yapısı ile ilişkilidir. Üstelik, Puls elektrodepozisyon metot ile yapılan filmlerde, yapısal sonuçları polikristal olduğunu ve yüksek pürüzlülüğü gösterdi ve bütün örneklerde altıgen yapılı, örgü sabiti a = 2.65 (A°) ve c = 4,93 (A°) görülmektedir. Hem de korozyon testi Mn ve Zr ikisinin birleşik hali önemli ölçüde atmosferik korozyona galvanizli kaplama direncini arttırdı.

Abstract:
II-VI and III-V diluted magnetic semiconductors (DMS's), in which magnetic ions substitute for the cations of the host semiconducting material, are developed for spintronic technology. The ZnXO system is very promising because of the wide bandgap of the ZnO host material. Zinc Oxide has a wide range of properties that depends on doping, process parameters, fabrication method and thickness of thin films. The properties of zinc oxide include high transparency, piezoelectricity, wide bandgap semi-conductivity, room temperature ferromagnetism and huge magneto-optic and sensing properties. In this study, ZnMnO thin films were deposited on glass substrates by RF magnetron sputtering and   ZnMnO, ZnZrO, ZnZrMnO thin films on steel substrates by Pulse Electrodeposition method respectively. The properties of ZnMnO thin films were investigated by x-ray Diffractometer (APD 2000 PRO), atomic force microscopy (AFM), UV–Vis spectrometer, room temperature photoluminescence (PL), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS), and 3-D scanning interferometry. The substrate temperature of sputtered thin films was varied from 300°C, 400°C, and 500°C. With increasing the substrate temperature, the structure of the films changed from cubic to hexagonal. The cubic ZnMnO thin films grown along [210] direction, while the hexagonal ones grown along [002] direction. The changes in surface morphology provided a proof on the structural transition. Also, decrease and increase of optical band gap is associated with cubic or hexagonal structure of the films. Moreover structural result revealed that Pulse electrodeposition thin films are polycrystal with high roughness and in the all samples hexagonal structure is observed with lattice parameters of a=2.65A˚ and c=4.93A˚. Furthermore corrosion test indicate that Mn and Zr both combined can significantly improve the resistance of the galvanized coating to atmospheric corrosion.