Optik kaplamalarda kullanılan kompakt TiO2 ince filmlerin ultrasonik sprey piroliz yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of compact TiO2 thin films used in optical coating via ultrasonic spray-pyrolysis method
Yazar: ALPARSLAN ÖZTAŞ
Danışman: PROF. DR. NURİ ÖZEK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Oksit filmler = Oxide films

Özet:
Yapılan bu tez çalışmasında, optik kaplamalarda kullanılan kompakt TiO2 ince filmler ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile cam alttaşlar üzerine biriktirildi. Başlangıç solüsyonu 0.1 M titanyum (IV) - tetraizoprpoksit kullanılmıştır. Hazırlanan çözelti ile TiO2 ince filmler cam alttaşlar üzerine alttaş sıcaklığı 280 °C'de sabit tutularak yaklaşık olarak 310 nm kalınlıkta üretilmiştir. Üretimde kullanılan nozül frekansı sabit ve 120 kHz'dir. Solüsyon akış hızı 0.1 ml / dk olarak ayarlanmıştır. Biriktirilen TiO2 ince filmlerin kristallenmesini çoğaltmak amacıyla atmosfer şartları altında 60 dakika süre ile 475 °C'de tavlanmıştır. Biriktirilen TiO2 ince filmlerin yapısal, optik ve morfolojik özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elementel analiziyle (EDS) araştırılmıştır. XRD sonuçları spektrumun ana pik noktasının 2Ɵ = 25.3° olduğunu ve üretilen TiO2 ince filmlerin anataz fazında oldukları görülmektedir. SEM görüntüleri incelendiğinde biriktirilen ince filmlerin yüzeylerinin homojen olduğu ve birbirinden farklı boyutlarda taneciklerin oluştuğu gözlenmiştir. UV-Vis ölçüm sonuçlarından elde edilen Tauc-Plot grafiğinden üretilen ince filmlerin 3.45 eV yasak bant aralığına sahip oldukları ve bu değerin literatürdeki çalışmalarla uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Tavlanmış filmlerin yansıma ve kırınım sonuçları yapının oluştuğu film gruplarının optik uygulamalar için görünür bölgede uygun olduğunu göstermektedir. Elde edilen sonuçlardan kompakt TiO2 ince filmlerin cam altlıklar üzerine üretilmesi için üretim parametreleri belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, compact TiO2 thin films used in optical coatings were deposited on the glass substrates by ultrasonic spray pyrolysis (USP) method. A starting solution was 0.1 M titanium (IV) - tetraisopropoxide. With the prepared solution, TiO2 thin films were deposited on the glass substrates with a thickness of approximately 310 nm by keeping the substrate temperature constant at 280 °C. The nozzle frequency used in production was fixed at 120 kHz. The solution flow rate was set at 0.1 ml/min. The produced TiO2 thin films were annealed at 475 °C for 60 minutes under atmospheric conditions to increase crystallization. The optical, structural, and morphological properties of the deposited thin films were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and elemental analysis (EDS). XRD results show that the main peak of the spectrum was 2Ɵ = 25.3° and the TiO2 thin films produced were in the anatase phase. With SEM images, it was observed that the surface of thin films was homogeneous, and the particles of different sizes were formed. It was determined that thin films produced from the Tauc-Plot plot obtained from UV-Vis measurement results have shown that a 3.45 eV forbidden band. This value is compatible with the studies in the literature. The reflection and diffraction results of annealed TiO2 films show that these films were suitable for the optical applications in the visible region. The production parameters of compact TiO2 thin films on the glass substrates were determined.