Cd katklı ZnO numunelerinin gaz algılama özelliklerinin incelenmesi
Investigation of gas detection characteristics of Cd additive ZnO samples
Yazar: BÜŞRA ALTUN
Danışman: PROF. DR. SELİM ACAR ; DR. ÖĞR. ÜYESİ IRMAK KARADUMAN ER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Teknolojinin gelişmesi ile sanayi alanında meydana gelen gelişmeler, toplumda hızlı bir üretim potansiyeline sebep olmaktadır ve bu da beraberinde sanayi sistemleri tarafından atmosfere çok miktarda bırakılan CO2, CH4, N2O gibi gazların aşırı birikmesi ile sera etkisi oluşturmaktadır. Zehirli gaz miktarının tespiti ve izlenmesi dünya çapında çevre güvenliği için çok önemli hale gelmiştir. Bu önemli sebeplerden dolayı bu tez çalışmasında, CO2 gaz konsantrasyonunu algılayabilecek gaz sensörleri geliştirildi. Katkı metalinin ve oranının gaz algılama özellikleri üzerindeki etkisini inceleyebilmek için saf ZnO ve Cd katkılı (Zn1-xCdxO, x = 0,01, 0,03, 0,05, 0,07) ince filmlerin sentezi için kimyasal banyolama yöntemi (CBD) ile metal oksit yapılar büyütüldü, yapısal ve elektriksel karakterizasyonu yapıldı. Filmleri sentezlemek için çinko asetat dihidrat Zn (CH3CO2) 2.2H2O, kadmiyum asetat dihidrat C4H6CdO4 ve amonyum hidroksit çözeltisi NH4OH sırasıyla çinko kaynağı, kadmiyum kaynağı ve kompleks ajan olarak kullanıldı. X-ışını kırınım cihazı (XRD), taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve raman analizleri ile filmlerin yapısal ve optik özellikleri araştırıldı. Cd katkılı ince filmlerde, sensör cevabı CO2 gazı varlığında ve yokluğunda filmin direncindeki değişim ile belirlendi. Üretilen ince filmlerin arasında %3 kadmiyum katkılı sensöründe 100 ppm CO2 gaz konsantrasyonu için oda sıcaklığında % 8,7 değeri ile en yüksek duyarlılığı gösterdi. Ayrıca, 300 K ve 700 K sıcaklık aralığında dielektrik ve empedans analizleri yapıldı.

Abstract:
The developments in the industry with the development of technology cause a rapid production potential in the society and this creates a greenhouse effect with the excessive accumulation of gases such as CO2, CH4, N2O, which are released into the atmosphere by industrial systems in large quantities. Detection and monitoring of the amount of toxic gas has become very important for environmental safety worldwide. For these important reasons, gas sensors that can detect the CO2 gas concentration were developed in this thesis study. In order to examine the effect of the additive Metal and its ratio on the gas detection properties, Metal oxide structures were grown by chemical bathing method (CBD) for the synthesis of pure ZnO and Cd doped (Zn1-xCdxO, x = 0,01, 0,03, 0,05, 0,07) thin films. characterization was done. Zinc acetate dihydrate Zn (CH3CO2) 2.2H2O, cadmium acetate dihydrate C4H6CdO4 and ammonium hydroxide solution NH4OH were used as zinc source, cadmium source and complexing agent, respectively, to synthesize the films. The structural and optical properties of the films were investigated by X-ray diffraction device (XRD), scanning electron microscope (SEM) and Raman analysis. In Cd-doped thin films, the sensor response was determined by the change in the resistance of the film in the presence and absence of CO2 gas. Among the thin films produced, the 3% cadmium doped sensor showed the highest sensitivity for 100 ppm CO2 gas concentration at room temperature with a value of 8,7 %. In addition, dielectric and impedance analyzes were performed in the temperature range of 300 K and 700 K.