İnce film üretiminde yenilikçi yaklaşım; Kemometrik yöntemle kimyasal biriktirme
Innovative approach to production of thin films; Chemical deposition by chemometric method
Yazar: MUSTAFA DURAK
Danışman: DOÇ. DR. YASİN YÜCEL
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Malzemelerin ince film formunda biriktirilmesi güneş pilleri, fotoiletkenler ve sensörler gibi çeşitli alanlara uygulanabildiğinden dolayı son yıllarda yoğun araştırma konusu haline gelmiştir. İnce filmler solvothermal, sprey piroliz, magnetron sıçratma, termal buharlaştırma, fotokimyasal depolama (PCD), sol-jel, ardışık iyonik tabaka adsorpsiyonu ve reaksiyonu (SILAR) ve kimyasal banyo depolama (CBD) gibi çeşitli teknikler ile hazırlanmaktadır. Bu yöntemler arasında, kimyasal banyo depolama metodu düşük maliyet, düşük depolama sıcaklığı, geniş yüzeylere kolayca kaplanması ve endüstriyel ölçeklerde uygulanabilir olması gibi çeşitli avantajlarından dolayı oldukça ilgi çeken yaklaşımdır. 
	İnce filmlerin bant aralığı değerleri pH, karıştırma hızı ve depolama süresi gibi pek çok faktörden etkilenmektedir. Faktörler geleneksel olarak bir seferde tek faktör yöntemiyle ya da istatistiksel yöntemler ile optimize edilebilir. Geleneksel yöntemlerde diğer faktörler sabit tutulurken bir defada yalnız bir bağımsız değişkenin değiştirilmesini içerir. Yüzey analiz yöntemi (RSM) çoklu proses değişkenlerinin analizinde güçlü bir tekniktir. Çünkü geleneksel olan bir seferde tek faktör yöntemiyle kıyaslandığında daha az deneysel çalışmaya ihtiyaç duymaktadır. Ayrıca değişkenler arasındaki etkileşimler bu yöntemle tanımlanabilir ve ölçülebilir.
	Bu çalışmada kimyasal metotla PbS ince filmler üretilmiş ve ince film üretiminde etkili faktörler kemometrik yaklaşımla optimize edilmiştir. Faktör optimizasyonunda merkezi kompozit dizayn (CCD) ve yanıt yüzey analiz yöntemi (RSM) kullanılmıştır. Faktörlerin PbS ince film band aralığına etkilerini değerlendirmek için 5-seviyeli-3-faktörlü deneysel dizayn kullanılmıştır. Filmlerin morfolojik, yapısal ve optik özellkleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve ultraviyole spektroskopisi (UV) ile araştırılmıştır.

Abstract:
The deposition of materials in the thin film form has been the subject of intense research over the past years due to applications in various fields such as solar cells, photoconductors and sensors, etc. Thin films have been prepared by various techniques including solvothermal, spray pyrolysis, magnetron sputtering, thermal evaporation, photochemical deposition (PCD), sol–gel, successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) and chemical bath deposition (CBD). Among these methods, chemical bath deposition is the most attractive approach due to a number of advantages, such as low cost, low deposition temperature, easy coating of large surfaces and can easily be applied to an industrial scale. CBD process uses a controlled chemical reaction to achieve thin film deposition by precipitation. 
	The band gap value is affected by many factors, such as pH, stirring speed and deposition time. The factors can be optimized by conventional one-factor-at-a-time method or statistical methods. Conventional methods involve changing one independent variable at a time, while keeping other factors at a fixed level. The response surface methodology (RSM) is a powerful technique for testing multiple process variables because fewer experimental trials are needed compared to the study of one-factor-at-a-time. Also, interactions between variables can be identified and quantified by such a technique. 
	In this study, PbS thin films produced by chemical method and effective factors in the production of thin film were optimized by chemometric approach. Central composite design (CCD) and response surface methodology (RSM) was used to optimize the factors. 5-level-3-factor experimental design was employed to evaluate the effects of the deposition parameters on the optical band gap of PbS thin films. The morphological, structural and optical properties of the films have been investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometer (XRD) and UV-visible spectrophotometer respectively.