Bor-flor katkılı ZnO ince film ve parçacıkların üretimi, fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Fabrication and physical properties of bor-fluorine doped ZnO particles and thin films
Yazar: SÜLEYMAN KERLİ
Danışman: DOÇ. DR. ÜMİT ALVER
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kimyasal püskürtme yöntemi ile ZnCl2 tuzu kullanılarak ZnO, ZnO:B, ZnO:F ve ZnO:B:F filmler ve hidrotermal yöntemle de ZnO, ZnO:B, ZnO:F ve ZnO:B:F parçacıklar üretildi. Bor ve flor katkılarının ince filmlere ve parçacıklara etkisi araştırıldı. Filmlerin fiziksel karakterizasyonu SEM, XRD, UV-Vıs spektrometre ve dört nokta yöntemi ile gerçekleştirildi. XRD ve SEM ölçümleri filmlerin hekzagonal würtzit yapıda olduğu göstermiştir. UV-Vıs ölçümlerinden hesaplanan yasak enerji aralığının bor ve flor konsantrasyonuna bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Elektriksel direnç ölçümlerinde artan flor ve bor konsantrasyonuna bağlı olarak direncin değiştiğini göstermiştir. Sıcaklığa bağlı direnç ölçümlerinden yüksek sıcaklıklar için aktivasyon enerjisinin bor ve flor konsantrasyonuna bağlı olarak arttığı görülmüştür.Hidrotermal yöntemle ZnO, ZnO:F, ZnO:B ve ZnO:F:B parçacıkları ZnCl2 ve HMT (hekzametilen tetramin) kullanılarak otoklavda 200 °C'de 4 saat bekletilerek üretilmiştir. Hidrotermal yöntemle elde edilen parçacıkların TG-DTA, XRD, SEM, UV absorbans analizleri yapılmıştır. Elde edilen TG sonuçlarından parçacıkların kütle kayıplarının olduğu belirlenmiştir. XRD analizlerinden parçacıkların hekzagonal würtzit yapıda olduğu görülmüştür. SEM görüntüleri hekzagonal çubukların ölçülerinin Bor ve Flor konsantrasyonuna bağlı olarak değiştiğini göstermektedir. Absorbans ölçümlerinde de bor ve flor katkısının yasak enerji aralığını arttırdığı görülmüştür. Üretilen bazı parçacıklar 600 °C'de tavlanmış ve tavlamanın parçacıklar üzerine etkisi araştırılmıştır.

Abstract:
In this study, ZnO, ZnO:B, ZnO:F ve ZnO:B:F films and particles were produced using ZnCl2 precursor, by chemical spray pyrolysis method and hydrothermal method, respectively. The physical effects of of boron and fluorine additives were investigated on thin films and particles. The physical characterization of the films were investigated by XRD, SEM, UV-VIS spectrometer and four probe method. The XRD and SEM measurements show that the crystal structures of the films are hexagonal wurtzite structures. The UV-Vis measurements show that the band gap energies of the films are changing with boron and fluorine concentrations. The electrical measurements shows that the resistance of films are changing with are increasing with boron and fluorine concentrations. The activation energies of films obtained from conductivity- temperature plots are found to increase with increasing fluorine and boron concentration.ZnO, ZnO:B, ZnO:F and ZnO:B:F particles were produced by hydrothermal method by using ZnCl2 and HMT (Hexamethylenetetramine) precursor at 200 oC for 4 hours in an autoclave. TG-DTA, XRD, SEM, and UV absorbance measurements of particles obtained by hydrothermal method were performed. The results of TG measurements show that doped and undoped ZnO particles have mass losses. XRD analysis show that obtained particles have a hexagonal wurtzite structrue. SEM measurements show that the sizes of hexagonal rods are changing with boron and fluorine concentrations. Absorbance measurements indicate that the band gap increases with increasing doping concentration. Some fabricated particles are annealed at 600 °C and the effects of annealing on the particles are examined.