Sol-jel tekniği ile büyütülen TİO2 ince filmlerin yapısal ve optik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of structural and optical properties of TİO2  thin films produced with sol-gel method
Yazar: TURABİ GÜRSOY
Danışman: PROF. DR. SONGÜL DUMAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, sol-jel tekniği kullanılarak cam alttaşlar üzerine titanyum dioksit (TiO2) ince filmler büyütülmüştür. 1, 7, 14, 21, 28, 35, 42 ve 49 gün yaşlandırılan çözeltiden 8 adet ince film üretilmiştir.  Çalışmanın ilk kısmında, çözelti yaşlandırmasının ince filmlerin X-ışınları kırınımı (XRD) ve optik soğurma spektrumu üzerine etkisi incelenmiştir. 35 güne kadar yaşlandırılan çözeltilerden elde edilen filmlerin XRD pik şiddeti artmış ve yarı yükseklikteki tam genişlik (FWHM) değeri azalmıştır. Soğurma verileri incelendiğinde çözelti yaşlandırmasının yasak enerji aralığında azalmaya sebep olduğu belirlenmiştir. 35 günlük çözelti yaşlandırmasından sonra elde edilen filmlerin FWHM değerinde ve yasak enerji değerinde artış olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise, tabaka sayısı ve tavlama süresinin filmlerin XRD ve optik soğurma spektrumu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Tabaka sayısındaki artış ile XRD pik şiddeti artmış, FWHM değeri azalmış ve kristalit boyutu artmıştır.  Yasak enerji aralığında ise azalma olduğu belirlenmiştir. 30 dk, 1 sa ve 3 sa tavlama yapıldıktan sonra tavlama süresindeki ile artış ile XRD pik şiddeti artmış, kristalit boyutu artmış, FWHM değeri azalmış ve yasak enerji aralığının değeri ise azalmıştır. Alınan ölçümler değerlendirildiğinde TiO2 ince filmlerin yapısal ve optiksel özelliklerinin çözelti yaşlandırması, tabaka sayısı ve tavlama süresine göre değişiklikler gösterdiği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis study, titanium dioxide (TiO2) thin films were grown on glass substrates by sol-gel method. 8 thin films were produced from the solution aged for 1, 7, 14, 21, 28, 35, 42 and 49 days. In the first part of the study, the effect of solution ageing on X-ray diffraction (XRD) and optical absorption spectra of thin films was investigated. The XRD peak intensity of the films obtained from solutions aged up to 35 days increased and half-height full width (FWHM) decreased. When the absorption data were examined, it was determined that ageing caused a decrease in the band-gap energy. After 35 days of solution ageing, it was determined that the FWHM value and the band-gap energy of these films increased. In the second part of the study, the effect of layer number and annealing time on the XRD peak  and  optical absorption spectra of films were examined. The XRD peak intensity increased, the FWHM decreased and particle size increased with increasing number of layers. It was determined that forbidden band-gap energy decreased.  After (30 minutes, 1 hour and 3 hours) annealing,  the XRD peak intensity increased, the particle size increased, the FWHM decreased and the  band-gap energy decreased with increasing time of annealing. When the measurements were evaluated, it was found that the structural and optical properties of TiO2 thin films changed depending on  the solution ageing, number of layers and  time of annealing.