Saçtırma yöntemi ile demir katkılı çinko-kalay-oksit ince filmlerinin üretilmesi ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of iron-doped zinc-tin-oxide thin films by sputtering method and investigation of their magnetic properties
Yazar: KÜBRA İPEKDAL
Danışman: PROF. DR. SAVAŞ SÖNMEZOĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM ÇİNAR
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Üçlü oksitler, mükemmel stabiliteleri ve çekici fiziksel özellikleri nedeniyle optoelektronik ve spintronik cihaz olanakları için umut verici adaylar olarak ortaya çıkmıştır. Bunlar arasında çinko kalay oksit (Zn2SnO4) güçlü termal stabilitesi ve kimyasal direnciyle öne çıkıyor ve son yıllarda bu uygulamalarda en çok tercih edilen malzeme haline gelmiştir. Ancak, bu malzemelerin manyetik özellikleri düşük olduğundan dolayı bunları geliştirmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bu çalışmada demir (Fe) katkılamanın Zn2SnO4 ince filmlerin ferromanyetik davranışı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Ayrıca değişen Fe konsantrasyonlarının ve kalınlıklarının bu filmlerin optik, morfolojik ve yapısal özellikleri üzerindeki etkisine ilişkin kapsamlı bir araştırma yapılmıştır. İnce filmlerin yüksek kristalliğe sahip olduğu ve katkılama sonrasında yapıda ikincil faz oluşmadığı XRD analizi ile doğrulanmıştır.Ayrıca Fe katkısının UV bölgesindeki emilimi arttırdığı, rekombinasyonu azalttığı ve yüzey pürüzlülüğünü iyileştirdiği belirlenmiştir. Buna ek olarak Fe katkılı Zn2SnO4 ince filmleri Titreşimsel Manyetometre (VSM)  kullanılarak detaylı olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak Fe katkılaması, Zn2SnO4 ince filmlerin yapısal, optik ve manyetik özelliklerini geliştirerek, gelişmiş optoelektronik ve spintronik uygulamalar için potansiyellerini araştırmaktadır.

Abstract:
Ternary oxides have emerged as promising candidates for optoelectronic and spintro-nic device possibilities due to their excellent stability and attractive physical features. Among them, zinc stannate (Zn2SnO4) stands out for its strong thermal stability and chemical resistance, and it has become the most preferred material in these applicati-ons in recent years. However, further research is required to improve them, because these materials have low magnetic characteristics, In this work, we explored how the incorporation by iron (Fe) affects the ferromagnetic behavior of Zn2SnO4 thin films. Furthermore, a thorough investigation was conducted into the impact of varying Fe concentrations and thicknesses on the optical, morphological, and structural characte-ristics of these films. It was confirmed by XRD analysis that the thin films had high crystallinity and no secondary phases were formed in the structure after incorporation. Additionally, it was determined that Fe doping boosted the absorption in the UV region, reduced recombination and improved surface roughness. Besides, Fe-doped Zn2SnO4 thin films were evaluated in detail using Vibrational Magnetometry (VSM). As a consequence, Fe doping enhances the structural, optical, and magnetic characteristics of Zn2SnO4 thin films, highlighting their potential for advanced optoelectronic and spintronic applications.