ZrO2 nano parçacıklarının üretimi, dielektrik ve optik özelliklerinin belirlenmesi
Synthesis and investigation of dielectric and luminescence properties of ZrO2 nanoparticles
Yazar: AYŞE BANU BİRLİK
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ALTINDAL ; YRD. DOÇ. DR. FATİH DUMLUDAĞ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nadir toprak elementleri = Rare earth elements

Özet:
Işıldayan materyallerin önemli sınıflarından biri olarak, nadir toprak iyonları içeren metal oksitler bazı optik özellikler sergilerler. Bunlar arasında; uzun floresans yaşam süresi, tek renkliden çok renkliye lazer ışıma, ana malzemenin yüksek foto kimyasal kararlılıkları ile efektif parlama sayılabilir. Nadir toprak elementleri (rare earth-RE-) arasında, Evropiyum (Eu), ana emisyon bandı 611 nm de merkezlendiği için parlaklık açısından özellikle ilginçtir. Zirkonyum oksit (ZrO2), direkt geniş bant aralığına ve düşük fonon frekanslarına sahiptir. Bu özellikler, bu bileşeni RE iyonları için uygun malzeme konumuna sokar. Bundan dolayı, yapısı, yüzey özellikleri ve parçacık boyutu kontrol edilebilen Eu+3 katkılı ZrO2 nano parçacıkların yapımı teknolojik olarak temel bir öneme sahiptir.Bu tezde, katkısız ve farklı oranlarda, Evropiyum oksit (Eu2O3) içeren çözeltiden 3 ml, 5 ml ve 7 ml, Zirkonyum (Zr) içeren çözeltiye eklenerek katkılı Zirkonyum oksit (ZrO2), Kalay oksit (SnO2) ve Bakır oksit (CuO) nano tozlar sol-gel metoduyla sentezlenerek bu tozların, kristal yapıları, dielektrik özellikleri ve parıldama özellikleri incelenmiştir. X-ışını difraksiyonu sonuçları (XRD), katkılı ve katkısız ZrO2, CuO nano parçacıklarının kristal yapılarının monoklinik, SnO2 nano parçacıklarının tetragonal yapıda olduğunu göstermiştir. Örneklerin dielektrik özellikleri frekansa bağlı olarak (40 ? 100 kHz), 303 K ? 560 K sıcaklık aralığında karanlıkta ve vakum ortamında (~10-3 mbar) incelenmiştir. Dielektrik ölçüm sonuçları, hazırlanan malzemelerin dielektrik sabitinin (?r) frekans ve sıcaklığa kuvvetli bir şekilde bağlı olduğunu göstermektedir. Işıma özellikleri ölçüm sonuçları, emisyon şiddetinin Eu katkı oranına bağlı olduğunu göstermektedir.

Abstract:
As one of the important classes of luminescent materials, rare earth ions hosted by metal oxides exhibit unique optical properties such as long fluorescence lifetime, single to multicolor lasing and good luminescence efficiency combined with high photochemical stability of the hosts. Among the rare earth elements (RE), Eu3+ is particularly interesting for the luminescence because the main emission band is centered at 611 nm. Zirconium oxide has a direct wide band gap and low phonon frequencies: these properties make this compound a suitable host for RE ions. Therefore, the synthesis of Eu+3 doped zirconia nanoparticles with controlled size, structure and surface properties is thus of technological and fundamental importance.In this thesis, undoped and Eu doped zirconium oxide (ZrO2), tin oxide (SnO2) and copper oxide (CuO) nano particles with 3 ml, 5 ml and 7 ml Eu2O3 concentrations were synthesised by the sol?gel method. The crystalline structure, dielectric and luminescence properties of the nanocrystals were studied. The X-ray results showed that the crystalline structure of doped and undoped ZrO2, CuO nanopowders are monoclinic, the structure of SnO2 nanopowders is tetragonal. The dielectric properties of samples were investigated in a wide frequency range (40 Hz ? 100 kHz) at different temperatures in the temperatures range of 303 ? 560 K in dark and vacuum ambient (~10-3 mbar). The dielectric measurements results show that the dielectric constants ?r of materials are strongly dependent on frequency and temperature. Luminescence measurements results show that emission intensity of Eu doped rate.