Yitriyum ve evropiyum bazlı bakır oksit tabakalı seramikler: üretimi, empedans özelliklerinin tespiti ve yapay zeka ile tahmini
Ytrium and europium based ceramics with cooper oxide layers:production determination of impedance properties and prediction with artificial intelligence
Yazar: SERLİN İÇ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KILIÇ ; DOÇ. DR. ÖNDER EYECİOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, x: 0; 0,4; 0,6; 1 olan (YxEu1-x) Ba2Cu3O6,5 perovskit seramiklerinin dielektrik, ac iletkenlik ve kompleks empedans özellikleri oda sıcaklığından 523 K'e kadar 1 Hz ve 20 MHz frekans aralığında incelenmiştir. Seramikler katı hal reaksiyon yöntemi ile sentezlenmiştir. Ayrıca bu seramik örneklere ek olarak (Y0,5Eu0,5)Ba2Cu3O6,5 malzemesi aynı yöntem ile sentezlenmiş, diğer seramik örnekler ile aynı koşullarda mikroyapısal ve dielektrik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Bunlara ek olarak, (Y0,5Eu0,5)Ba2Cu3O6,5 seramiği için dielektrik ölçümlerinde işlenmemiş farklı sıcaklık değerlerinde, 𝜀′ ve 𝜀′′ parametreleri makine öğrenmesi yardımıyla tahmin edilerek, deneysel veriler ile kıyaslanmıştır. Örneklerin XRD analizleri sonucunda, ortorombik yapıda kristalleştikleri görülmüştür. En yüksek ortorombiklik faktörü YBa2Cu3O6,5 seramiği için gözlenirken, diğer seramiklerdeki düşük ortorombiklik Eu ikamesi ile ilişkilendirilmiştir. Öte yandan, numunelerin dielektrik analizleri, Eu ikame oranı ve sıcaklıktan bağımsız olarak tüm seramiklerin negatif gerçek geçirgenlik (NRP) özelliğini ortaya çıkarmıştır. NRP fenomeninin kökeni Drude modeline dayalı olarak açıklanmıştır. Bununla birlikte, NRP'nin geçerli olduğu frekans aralığının x≥0,6 olduğu değerlerde ve yüksek sıcaklıklarda (T>500 K) maksimum olduğu bildirilmiştir. Ayrıca, NRP ile seramiklerin indüktif karakteri arasında bir korelasyon kurularak numunelerin hem empedans hem de kayıp tanjant spektrumları değerlendirilmiştir. DC iletkenliği ve kompleks empedans analizlerinin gerçek bileşeni, seramiklerin yarı iletken doğasını ve direncin negatif sıcaklık katsayısını (NSK) işaret etmektedir. AC iletkenlik analizleri de EuBa2Cu3O6,5 hariç seramiklerde baskın bir CBH yük taşıma mekanizmasına işaret etmektedir.

Abstract:
In the present study, the dielectric, AC conductivity, and complex impedance properties of (YxEu1-x) Ba2Cu3O6.5 perovskite ceramics where x: 0; 0,4; 0,6; 1 have been examined from room temperature to 523 K between 1 Hz and 20 MHz frequency range. The ceramics have been synthesized by solid-state reaction method. In addition to these ceramic samples, (Y0.5Eu0.5)Ba2Cu3O6.5 material was synthesized by the same method and its microstructural and dielectric properties were experimentally investigated under the same conditions as the other ceramic samples. In addition, 𝜀′ and 𝜀′′ parameters for (Y0.5Eu0.5)Ba2Cu3O6.5 ceramic at different temperature values in the dielectric measurements were estimated by machine learning and compared with experimental data. The XRD analyses of the samples pointed out that they crystallize in an orthorhombic structure. While the highest orthorhombicity factor has been observed for YBa2Cu3O6.5 ceramic, the reduced orthorhombicity in the other ceramics has been associated with the Eu substitution. On the other hand, the dielectric analyses of the samples have revealed a negative real permittivity (NRP) property of all ceramics regardless of the Eu substitution ratio and temperature. The origin of the NRP phenomenon has been explained based on the Drude model. However, it has been reported that the frequency interval at which the NRP is valid is maximum for x≥0.6 at high temperatures (T>500 K). Additionally, both impedance and loss tangent spectra of the samples have been evaluated by establishing a correlation between NRP and the inductive character of the ceramics. The dc conductivity and the real component of complex impedance analyses imply the semiconducting nature and the negative thermal coefficient (NTC) of resistance of the ceramics. AC conductivity analyses also indicate a pre-dominant CBH charge transport mechanism in the ceramics except for EuBa2Cu3O6.5.