Cu katkılı ZnS nanoyapıların üretilmesi ve optik özelliklerinin incelenmesi
Production of Cu doped ZnS nanostructures and investigation of optical properties
Yazar: OZAN KUŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NAMIK AKÇAY
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada bakır sülfür (CuS), çinko sülfür (ZnS) ve bakır (Cu)  katkılı çinko sülfür ince film üretilmiştir. Cu katkılama oranları %15, %30, %45, %60, %75 olarak belirlenmiştir. 
Nanoyapılı ince film üretiminde maliyeti düşük ve üretim kolaylığı sağlayan sol-jel yöntemi kullanılmıştır. Sol–jel yöntemiyle Cu katkılı ZnS ince film üretilmesi hakkında literatürde az çalışma vardır. Bu çalışmada, üretilen filmlerin oda sıcaklığında yapılan üretimlerde optik geçirgenlikleri karşılaştırıldığında diğer üretim yöntemleriyle benzer sonuçlar elde edilmiştir. Özellikle literatürde bulunandan farklı olarak oda sıcaklığında üretim yapılmıştır. 
İnce filmlerin hazırlanmasında Cu katkılı ZnS nanoyapıları için ilk defa döndürme kaplama yöntemi kullanılmıştır. Bu filmlerin döndürme yöntemi ile kaplanması literatürde karşılaşılmayan bir tekniktir. Kaplanan ince filmlerin UV-VIS Spektrofotometre (Ultraviole-Visible Spectrophotometer) ile optik soğurma ve geçirgenlik ölçümleri yapılmıştır. Optik ölçümlerinden yararlanılarak Tauc formülü yardımıyla filmlerin yasak bant aralıkları hesaplanmıştır. 
CuS ve ZnS filmler için yasak bant aralıkları sırasıyla 2.16 eV ve 3.70 eV olarak belirlenmiştir. Cu katkılama oranları %15 ile %75 arasında %15 arttırılarak sırasıyla 3.50 eV, 3.21 eV, 3.02 eV, 2.96 eV ve 2.82 eV hesaplanmıştır. Filmlerin optik geçirgenlik ölçümlerinde geçirgenlikleri %20 ile %85 arasında ölçülmüştür.
CuS, ZnS ve Cu katkılı ZnS filmleri, Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Electron Microscopy, SEM) ile incelenmiştir. SEM ile yapılan analizlerde filmlerin nanoparçacıkların büyüklükleri 13 ile 30 nm arasında olduğu belirlenmiştir. Aynı filmlerin Enerji Dağılım Spektroskopisi (Energy Dispersive Spectroscopy, EDS) analizi yapılmış, EDS sonuçlarına göre, filmlerin katkılanma yüzdeleri belirlenmiştir. CuS, ZnS ve farklı oranlarda Cu katkılı ZnS filmlerin X-Işını Kırınımı (X-Ray Diffraction, XRD) ölçümleri ile kristal yapıları incelenmiştir.

Abstract:
In this study, copper sulphide (CuS), zinc sulphide (ZnS) and copper (Cu) doped zinc sulphide were produced. Cu doping ratios were adjust as 15%, 30%, 45%, 60%, 75%.
In the production of thin films, sol-gel method was used which provides low cost and easy production. There are few studies in the literature about the production of Cu doped ZnS by sol–gel method. In this study, when the optical transmission of thin films  produced at room temperature was compared and similar results were obtained with other production methods. Particularly, production at room temperature is different from that found in the literature.
The coating of thin films on glass substrates was made via spin coating method, which is not previously used to coat Cu doped ZnS thin films nanostructures. Optical transmission and absorption analyzes of the coated thin films were made by UV-VIS Spectrophotometer. Band gaps were calculated with the help of Tauc formula using absorption measurements.
The band gaps for CuS and ZnS nanostructures were calculated as 2.16 eV and 3.70 eV.  Cu doping ratios were increased between 15% and 75% by 15% and band gaps were calculated as 3.50 eV, 3.21 eV, 3.02 eV, 2.96 eV and 2.82 eV, respectively. In the optical transmittance measurements, the transmittance of thin films were measured between 25% and 85%. 
Partical size of CuS, ZnS and Cu doped ZnS  thin films nanotructures were investigated with Scanning Electron Microscopy (SEM). The size of nanoparticles was found to be between 13 and 30 nm. Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) analysis of the same films was investigated. According to the results of the EDS, the doping percentages of the compounds were found. The crystal structures of CuS, ZnS and Cu doped ZnS nanostructures were investigated by X-Ray Diffraction (XRD) measurements.