Katkılı-katkısız SnO2 nano parçacık devre elemanlarının gaz algılama özelliklerinin incelenmesi
The investigation of the gas sensing properties of doped and undoped SnO2 nanoparticle
Yazar: HAYRİYE KARACA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZDEMİR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nanopartiküller = Nanoparticles ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Gaz sensörleri endüstriyel üretimden çevre kirliliğine kadar oldukça geniş bir alanda uygulama bulur. Gaz sensörlerinin çalışma prensibi, adsorplanmış oksijen ile etkileşen gaz moleküllerinin iletkenlikte bir değişim oluşturması esasına dayanır. SnO2 tabanlı gaz sensörlerinin algılama özellikleri katkı malzemesinin doğasına ve miktarına ayrıca mikro yapıya oldukça bağlıdır. Tüm bu özelliklerde SnO2 filmi hazırlama yöntemine bağlıdır. Yüksek kalitede film elde etmede kullanılan en uygun teknik sol-jel yöntemidir. Bu Yüksek Lisans tez çalışmasında, Katkısız ve Fe, Cd, Zn, Cr ile katkılanmış SnO2 ince filmlerle nano parçacıkların elde edilmesi hedeflenmiştir.Elde edilen nano parçacıkların XRD spektrumları ve SEM görüntüleri parçacık boyutunun 20 nm ile 60 nm arasında değiştiğini göstermiştir. Sıcaklığın filmlerin dc iletkenlikleri ve empedans spektrumları üzerine etkisinin incelenmesinde dc iletkenliğin, ısıl uyarılmış taşıyıcılar sayesinde gerçekleştiği anlaşılmıştır. Ac ölçümler, frekansın üssü olan s'in sıcaklığın bir fonksiyonu olduğunu göstermiştir. Filmlerin CO, H2 ve CO2 gibi gazlarla kloroform ve toluen gibi uçucu organik bileşiklerine duyarlıklarıda test edilmiştir. Sonuçlar göstermiştir ki SnO2 filmlerin gaz duyarlıkları hem sıcaklığa hem de katkı türüne oldukça bağlıdır.

Abstract:
Gas sensors have found wide applications in industrial production, environmental monitoring and protection. The working principle is based on the change of conductivity that takes place after exposure to gases capable of reacting with chemisorbed oxygen. The sensing properties of SnO2 thin films strongly depend on their deviation of stoichiometry, on the nature and amounts of dopants and impurities, and on the microstructure. All of these properties depend on the deposition method. One of the most promising technique in preparation of the high quality SnO2 thin film is the sol-gel method.In this master thesis, the preparation of doped different material such as (Fe, Cd, Zn, Cr) and undoped SnO2 thin films and nano particle were aimedThe obtained XRD and SEM results indicated that the powders composed of nanocrystals ranged in the 20- 60 nm. By analyzing the d.c. electrical behaviour of the films, it was found that the experimental data are described by a thermally activated conductivity dependence on temperature. The a.c. results give a power law behaviour,in which the frequency exponent s decreases with temperature. The sensing properties of the film for CO, H2, CO2 and volatile organic compounds (VOCs) vapors have been investigated. The results of this work indicate that the sensing characteristics of the films such as sensor response, response and recovery times are observed to be temperature and doping dependent.