Kadmiyum sülfür polimer nanokompozitlerde kuantum sınırlama etkisinin araştırılması
Investigation of quantum confinement effects in CDS-polymer nanocomposites
Yazar: YİĞİT LEVENT ÇEÇEN
Danışman: PROF. DR. YASHAR AZIZIAN KALANDARAGH
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada Kadmiyum Sülfür-Polivinil Alkol(CdS-PVA) nanokompozit malzeme SILAR yöntemiyle farklı döngülerle hazırlandı. Hazırlanan nanokompozit Ultraviyole-Görünür Bölge spektroskopisi(UV-Vis), Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi(EDX) ve X-ışını Kırınımı(XRD) yöntemi ile karakterize edilmiş, Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) yöntemi ile incelenmiştir. Farklı yöntemlerle hazırlanan yarı iletken CdS nano taneciklerinde enerji spektrumu, nano tanecik boyutlarındaki değişiklikler ve etkili kütledeki değişimler incelenmiştir. Araştırmada kullanılan kuantum modelleri, Etkili Kütle Yaklaşımı (EMA) ve Hiperbolik Bant Modeli (HBM) olmuştur. Sonuçların karşılaştırılması, farklı modellerin dağılım davranışının belirli bir ölçüde değiştiğini göstermektedir ve bu davranışın örneklerin hazırlanma ve analiz yöntemlerine bağlı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, nano yarı iletken yapılarındaki HBM ve EMA kuantum modelleri, büyük ve küçük doğrudan bant aralığına sahip yarı iletkenlerdeki kuantum davranışı ve bu davranışın tanecik boyutlarıyla olan değişimleri incelenmiştir. Araştırmanın sonuçları, bant aralığınun büyüklüğünün nano yarı iletken yapılarındaki kuantum etkisinin davranışı üzerinde doğrudan bir etkisi olduğunu göstermektedir. Bu hesaplamalarda, azalmış etkili kütle miktarının etkisi olduğu görülmüş, fakat bu etkinin yarı iletken CdS nano yapılarında çok olmadığı gözlemlendiğinden dolayı, etkili kütle çeşitli kuantum parametreleri ve kuantum davranışı üzerinde belirgin bir etkiye sahip değildir sonucu ortaya çıkmıştır.

Abstract:
In this study, the Cadmium Sulfide-Polyvinyl Alcohol(CdS-PVA) nanocomposite was prepared by the Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction(SILAR) method with different cycles. The prepared nanocomposite was characterized by the Ultraviolet-Visible Spectroscopy(UV-Vis), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy(EDX) and XRD spectroscopy. It has been examined using Scanning Electron Microscopy(SEM) method. The morphology of the CdS-PVA surface was studied by SEM images at various cycles. The energy spectrum of semiconductor CdS nanoparticles prepared by different methods was investigated for changes in nanoparticle sizes and variations in effective mass. The quantum models used in the study were the Effective Mass Approximation (EMA) and the Hyperbolic Band Model (HBM). The comparison of results shows that different models alter the distribution behavior to a certain extent, indicating that this behavior is dependent on the preparation and analysis methods of the samples. Furthermore, the HBM and EMA quantum models in nano semiconductor structures examined the quantum behavior in semiconductors with large and small direct bandgaps, along with variations in this behavior with nanoparticle sizes. The results of the study demonstrate that the size of the energy gap has a direct impact on the quantum behavior in nano semiconductor structures. In these calculations, it was found that the reduced effective mass has an influence, but since it is not very significant in these semiconductor CdS nanostructures, the effective mass does not have a pronounced effect on various quantum parameters and quantum behavior.