Katkılı çinko oksit  nanoparçacıkların elektriksel, optik ve fotokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Electrical, optical and photocatalytic properties of doped ZnO nanoparticles
Yazar: ALİ CAN GÜLER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BİRCAN DİNDAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yarıiletken yapıların safsızlık atomlarıyla katkılanarak, optik ve elektriksel davranışlarının değiştirilebileceği bilinmektedir. Bu tez çalışmasında,  azot ve bor elementleriyle katkılanan çinko oksit malzemesinin, yapısal, optik, elektriksel ve fotokatalitik özellikleri incelenmiştir.

Katkısız ZnO ve %1-5 (B:ZnO ve N:ZnO) oranlarında azot ya da bor katkılanmış ZnO örnekler mekanokimyasal yöntemle sentezlenmiştir. Üretilen metal oksitler, X-ışını difraktometresi (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), UV-Vis diffüz reflektans spektrofotometresi (DRS), Brunauer, Emmet ve Teller (BET) metodu ve dielektrik spektroskopisi (DS) kullanılarak karakterize edilmiştir. XRD analizleri, örneklerin hekzagonal wurtzit yapıda kristalleştiğini göstermektedir. Yarıiletkenlerin Kubelka-Munk dönüşümlü DRS spektrumları, bant aralığı değerlerinde önemli bir değişiklik olmadığını ortaya koymuştur. Örneklerin DS grafikleri, katkısız ZnO elektriksel parametrelerin N ya da B katkılamayla değiştiğini göstermektedir.

Sentezlenen katkısız, B katkılı ve N katkılı ZnO fotokatalizörlerin fotokatalitik aktivitesi Rodamin B organik bileşiğinin bozunumu üzerinde test edilmiştir. Fotodegredasyon verimlilik hesapları ile spektroskopik ölçüm  sonuçları paralellik göstermiştir. N katkılamanın ZnO' nun fotokatalitik aktivitesini arttırmasına karşılık B katkılamanın ZnO' nun fotokatalitik aktivitesini azalttığı tespit edilmiştir.

Anahtar sözcükler: Çinko oksit, ZnO, yarıiletken, fotokatalizör, elektrik ve optik özellikler.

Abstract:
It is well known that the optical and electrical behaviours of semiconductor materials can easily be manipulated by incorporation of impurity atoms in their crystal structures. In this thesis project, modification of the structural, optical, electrical and photocatalytic properties of nitrogen doped or boron doped zinc oxide semiconductors was investigated.
 
The undoped and different rates of B doped or N doped ZnO (1-5 wt%) powder samples were synthesized by mechanochemical technique. The produced metal oxides were then characterized using X-ray diffractometer (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), photoluminescence spectroscopy (PL), Brunauer, Emmet and Teller (BET) method and dielectric spectroscopy (DS). The XRD patterns of samples were attributed to hexagonal wurtzite structure of ZnO. The Kubelka-Munk transformed DRS spectra of the samples indicated that the optical band gaps remained unchanged (3.38-3.48 eV). DS graphs of the samples suggested that the electrical parameters of the undoped ZnO were varied by N or B doping. 
 
The photocatalytic activities of the undoped, B doped and N doped ZnO samples were tested on the degradation of Rodamine B organic compound. The photodegredation efficiency calculations showed parallelism with spectroscopic measurements.  N doping enhanced the photocatalytic activation of ZnO, whereas B doping worsened it.

Keywords: Zinc Oxide, ZnO, semiconductor, photocatalyst, electrical and optical properties.