Cu ve Tb ile aşılanmış SrTiO3 kristalinin optik soğurma ve termolüminesans özelliklerinin incelenmesi
The investigation of optical absorption and thermoluminescence properties of Cu and Tb implanted SrTiO3
Yazar: BORA TAŞTEKİN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÇETİN
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Optik özellikler = Optical properties ; Tavlama = Annealing ; Termolüminesans = Thermoluminescence ; İyon ekme = Ion implantation

Özet:
Bu çalışmada hem saf hem de 1x1016, 1x1017 iyon/cm2 dozda 400 keV lik enerjiye sahip Cu ve Tb iyonları ile aşılanmış SrTiO3 (100) (STO) tek kristalinin termolüminesans ve optik soğurma özellikleri incelenmiştir. Aynı örnekler 400-800 oC sıcaklık aralığında 1 saat tavlanmış ve tavlamanın termolüminesans ve optik soğurma spektrumları üzerindeki etkisi araştırılmıştır.Farklı dozlarda X-ışınına maruz bırakılan örneklerin hem tavlama öncesi hem de farklı sıcaklıklarda tavlama sonrasında 50-400 oC sıcaklık aralığında TL spektrumları alınmıştır. Ölçümler sırasında örneklerin maruz kaldığı X-ışını dozu değiştirilerek TL spektrumlarının doza bağlılığı incelenmiştir. Tavlanmamış örneklerde saf ve Tb aşılanmış olanlarda çok zayıf TL gözlenirken Cu aşılanmış örnekte herhangi bir TL piki gözlenmemiştir. 400 oC tavlama sonrası saf STO için 258 oC de ana pik gözlenirken, 89, 143, 186 oC de de TL pikleri gözlenmiştir. Cu ve Tb aşılanmış örneklerde de söz konusu piklere yakın pikler elde edilmiştir.Yapılan literatür çalışmasında STO tek kristalinin termolüminesans özelliklerini içeren çalışmalara rastlanmadığı için, bu çalışmanın literatürdeki söz konusu eksikliği tamamlamada önemli bir yere sahip olacağı düşünülmektedir.Saf STO kristalinin optik soğurma spektrumundan enerji bant aralığı 3,23 eV olarak belirlenmiştir. Cu aşılanmış örneklerde 585 nm civarında bakıra ait bir soğurma piki ortaya çıkarken Tb aşılanmış örnekler için, saf STO nun soğurma spektrumunda da görülen, 500 nm deki pik daha belirgin hale gelmektedir. Bu sonuçlar SrTiO3 kristallerinde Cu ve Tb nanoparçacıklarının oluştuğunu göstermektedir. Tavlamanın etkisi ile örneklerin soğurmalarının değiştiği ve bant kenarının bozulduğu belirlenmiştir. Ayrıca tavlamanın etkisi ile örneklerin enerji bant aralıklarında az da olsa değişimler saptanmıştır.

Abstract:
In this study, the thermoluminescence and optical absorption properties both pure and SrTiO3 (100) (STO) single crystals that are implanted with Cu+ and Tb+ ions with energy of 400 keV at 1x1016, 1x1017 ions/cm2 doses are investigated. The effect of annealing at 400-800 oC range on the thermoluminescence and optical absorption properties are also researched.The TL spectra of samples exposed to different doses of X-rays were taken pre and post annealing in the range of 50-400 °C. The dose-dependency of TL spectra is investigated by varying X-ray doses. The TL peaks at unannealing samples are observed for pure and Tb implanted, while TL peaks are not observed for Cu implanted. TL peaks are also observed at 89, 143, 186 oC, while observing the main peak at 258 oC for STO after annealing at 400 oC,. Similar peaks are also observed for Cu and Tb implanted samples.It is considered that this study will make an important impact to the literature since no study is found for thermoluminescence properties of STO single crystal in literature.The band gap energy from optical absorption spectrum of pure STO crystal is measured as 3,23 eV from its optical absorption spectrum. While an absorption peak around 585 nm is emerging for Cu implanted samples, the peak at 500 nm has become more remarkable for Tb implanted samples. These results indicate that the Cu and Tb nanoparticles occurred in SrTiO3 crystals. It has been found that the absorption of samples were changed and disrupted the band edge with the effect of annealing. Moreover, small changes in the energy band ranges of samples with annealing affect were determined.