Nanotüp ve nanotel yapılarının XRD ile karakterizasyonu
XRD characterizations of nanotubes and nanowires
Yazar: IRMAK ÖZGÜR
Danışman: PROF. DR. YALÇIN ELERMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kimyasal buhar çöktürme = Chemical vapor deposition ; X ışını kırınımı = X ray diffraction

Özet:
Bu tez çalışmasında, karbon nanotüplerin özellikleri, uygulama alanları, saflaştırma yöntemleri, üretim yöntemleri ve x-ışını kırınımı ile yapısal karakterizasyon çalışmaları anlatılmıştır. Toz karbon nanotüpler ark plazma yöntemi ile, karbon nanotüp filmler ise, ısısal kimyasal buhar depolama yöntemiyle silisyum alttaş üzerine üretilmişlerdir. Karbon kaynağı olarak ise metan veya etanol, katalizör olarak toz demir, ferritin veya demir nitrat, taşıyıcı gaz olarak ise azot kullanılmıştır. Elde edilen toz karbon nanotüplerin yapısal karakterizasyonu, x-ışını toz kırınım yöntemi ile belirlenmiştir. Bu çalışma ile karbon nanotüplerin örgü zorlanması ve parçacık boyutları bulunmuştur. Ark plazma tüpünün giriş, orta ve çıkış bölgelerinden alınan nanotüp örnekleri ayrı ayrı incelenmiştir. Çalışmalarımız sonunda, ark plazma yöntemindeki verimin, ark plazma tüpünün ortasında en fazla olduğu anlaşılmıştır. Isısal kimyasal buhar depolama yönteminde ise, katalizör film kalınlığına göre, ince filmle tek duvarlı ardışık nanotüpler, kalın filmle ise, çok duvarlı karmaşık nanotüpler büyümektedir. Karbon kaynağı olarak metan kullanıldığında düşük verimli ardışık nanotüpler, etanol kullanıldığında ise, yüksek verimli karmaşık nanotüplerin büyüdüğü belirlenmiştir. Katalizör tavlama süresine göre, kısa tavlama süresinde yüksek verim, uzun tavlama süresinde ise, düşük verim elde edilmiştir. Katalizör indirgeme süresinde ise kısa süre yüksek verim, uzun sürede ise, düşük verim elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, properties of carbon nanotubes and their applications, purification methods, production methods, and studies of structural characterization by x-ray diffraction are explained. While carbon nanotube powders are produced by arc discharge, carbon nanotube films are produced by thermal CVD on Si substrate. Gases which are methane or ethanol and catalysts which are powder iron, ferritin or ironnitrate (Fe(NO3)3 are used for source of carbon. Also, nitrogen is used for carrier gas. Structural characterization of carbon nanotube powders is obtained by x-ray powder diffraction method. Lattice strain and particle dimensions are found in our study. Each one of samples taken from inlet, central and outlet areas of arc discharge tube is investigated separately. From our study, we can say that in arc discharge method the best yield is obtained at the centre of arc discharge tube. In thermal CVD method while submonolayer single wall nanotubes grow with thin film according to catalyst film thickness, high density multi wall nanotubes are grow with thick film. It is described that according to gas submonolayer nanotubes grow with methane and high density nanotubes grow with ethanol. According to catalyst annealing time we obtain high yield with short annealing time and low yield with long annealing time. In catalyst reduction time we obtain high yield with short time and low yield with long time.