Termiyonik Vakum Ark (TVA) ile depolanan katkısız ve P2O5, CdO ve ZnO katkılı V2O5 ince filmlerin bazı özelliklerinin incelenmesi
Investigation of some properties of undoped and P2O5, CdO, and ZnO doped V2O5 thin films deposited by the Thermionic Vacuum Arc (TVA)
Yazar: ÇAĞRI DURMUŞ
Danışman: PROF. DR. TAMER AKAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kadmiyum oksit = Cadmium oxide ; Vanadyum pentoksit = Vanadium pentoxide ; Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Katkısız ve P2O5, CdO ve ZnO katkılı V2O5 ince filmler Termiyonik Vakum Ark (TVA) plazma yöntemiyle depolanmış ve X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), Raman spektroskopisi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı x-ışınları spektrometresi (EDS), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), Ultraviyole-görünür spektroskopi (UV-Vis), ve Kirby-Bauer testi ile yapısal, yüzeysel, optik ve antibakteriyel analizleri yapılarak incelenmiştir. Üretilen plazmalar da optik emisyon spektrometresi (OES) ile incelenmiştir. 
Katkısız V2O5 ince filmlerin amorf olduğu, kalınlıklarının 92-204 nm, yüzey pürüzlülüğünün 0,4-1,8 nm ve optik bant aralığının 3,20-3,84 eV olduğu görülmüştür. Mikroskop camı ve yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) üzerinde depolanan V2O5-P2O5 ince filmlerinin cam formu gibi amorf ve pürüzlülüğünün 0,3-0,9 nm olduğu görülmüştür. CdO katkılı V2O5-P2O5 sentezlenerek cam haline getirilmiş ve ince filmlerinin sentezlenen cam ile benzer amorf yapı vermesine rağmen Raman sonuçlarına göre farklı yapısal özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Katkısız Cd ince filmlerinin yapısal ve yüzeysel özellikleri incelenmiş, E. coli ve L. innocua bakterilerine karşı antibakteriyel özellikte olduğu ispatlanmıştır ve CdO ince filmlerinin ise polikristal yapıda ve kristalit boyutlarının 6,89-14,10 nm olduğu görülmüştür. V2O5'e Zn farklı oranlarda katkılanarak depolanan ince filmlerin görünür bölgede geçirgen olmasına karşı ayrı potalarda katmanlı ince film olarak üretilen V2O5-Zn ince filmlerinin görünür bölgede geçirgen olmadığı ve S. aureus bakterisine karşı katkılı V2O5-Zn ince filmlerine göre daha fazla antibakteriyel etki gösterdiği görülmüştür. TVA sisteminde aynı anda farklı potalara V2O5 ve ZnO koyularak katmanlı ince film üretimi gerçekleştirilmiştir. Molce %50-50 oranında karıştırılan V2O5-ZnO ince filminde yasak enerji aralığı 3,63 eV olarak hesaplanırken, V2O5 üzerine ZnO depolanan ince filmlerde 2,40 eV ve 3,48 eV olmak üzere iki bant, ZnO üzerine V2O5 depolanan ince filmlerde ise 2,48 eV ve 3,15 eV olmak üzere iki bant gözlemlenmiştir.

Abstract:
Undoped and P2O5, CdO and ZnO doped V2O5 thin films were deposited by Thermionic Vacuum Arc (TVA) plasma method and analyzed by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Structural, surface, optical and antibacterial analyses were performed by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive x-ray spectrometry (EDS), atomic force microscopy (AFM), ultraviolet-visible spectroscopy (UV-Vis), and Kirby-Bauer test. The produced plasmas were also analyzed by Optical emission spectrometry (OES). 
The undoped V2O5 thin films were amorphous, with a thickness of 92-204 nm, a surface roughness of 0.4-1.8 nm and an optical band gap of 3.20-3.84 eV. V2O5-P2O5 thin films deposited on microscope glass and high density polyethylene (HDPE) were found to be amorphous like the glass form and had a roughness of 0.3-0.9 nm. CdO-doped V2O5-P2O5 was synthesized and made into glass and the thin films were found to have different structural properties according to the Raman results, although they gave a similar amorphous structure to the synthesized glass. The structural and surface properties of pure Cd thin films were investigated and proved to be antibacterial against E. coli and L. innocua bacteria and CdO thin films were polycrystalline with crystallite sizes of 6.89-14.10 nm. While thin films deposited by doping V2O5 with Zn at different ratios were permeable in the visible region, V2O5-Zn thin films produced as layered thin films in separate crucibles were not permeable in the visible region and showed more antibacterial effect against S. aureus bacteria than doped V2O5-Zn thin films. In the TVA system, layered thin films were produced by placing V2O5 and ZnO in different crucibles at the same time. While the forbidden energy range was calculated as 3.63 eV in the V2O5-ZnO thin film mixed 50-50% by mol%, two bands of 2.4 eV and 3.48 eV were observed in thin films with ZnO deposited on V2O5, and two bands of 2.48 eV and 3.15 eV were observed in thin films with V2O5 deposited on ZnO.