Saf ve katkılı niobyum pentoksit ince filmlerin optik, yapısal, elektriksel ve elektrokromik özellikleri
Optical, structural, electrical and electrochromic properties of pure and doped niobium pentoxide thin films
Yazar: ESAT PEHLİVAN
Danışman: PROF. DR. GALİP GÜLTEKİN TEPEHAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Elektrokromik cihazlar, hem optik hem de elektriksel uygulamalarda geniş bir kullanımalanı olan, fazla enerji harcamamalarına rağmen büyük oranda enerji tasarrufusağlayan cihazlardır. Elektrokromik camlar, otomobillerde (ön ve yan camlarda, dikizaynalarında), ekran uygulamalarında (bilgisayar ve televizyon ekranı, hesap makinesiekranı, reklam panoları, yön levhaları), mimari alanda (binaların dış cepheleri, odalarıbirbirinden ayıran duvarlar, gizlilik gerektiren odalar veya bölmeler) ve diğer bazı özeluygulamalarda (uçak ve helikopterlerin camlarında, motosiklet kasklarında, güneşgözlüklerinde) kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada, elektrokromik cihaz yapımı veveriminin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bunun için katodik elektrokromik özellikgösteren niobyum pentoksit malzemesi kullanılmıştır. Elektrokromik cihazın renklenentabakası (yani elektrokromik tabaka), niobyum pentoksit kullanılarak kaplanmıştır.Kaplanan niobyum pentoksit tabakasının optik, yapısal, elektriksel ve elektrokromiközellikleri, tüm cihazın özelliklerini belli edeceği için bu tabakanın özellikleriincelenmiştir. Çalışmalarda, sol-jel ve sıçratarak kaplama yöntemi kullanılarak filmlerkaplanmıştır. Her iki yöntemle kaplanan tüm filmlerde yüksek geçirgenlik gözlenmiştir.Sıçratarak kaplanan filmler sol-jel ile kaplanan filmlere göre daha sıkı yapı gösterdiğiiçin bu filmlerin kırma indisi daha büyük çıkmıştır. Saf niobyum pentoksit filmlerinelektrokromik özelliklerini iyileştirmek için tungsten oksit, zirkonyum dioksit vetitanyum dioksit katkısı yapılarak elektrokromik ölçümler yapılmış, tungsten oksit vetitanyum dioksit katkısının niobyum pentoksitin elektrokromik özelliklerini olumluyönde iyileştirdiği gözlenmiştir. Sıçratma yöntemi kullanılarak anodik nikel oksit vekatodik niobyum pentoksit içeren bir elektrokromik cihaz üretilmiş, cihazınperformansı incelenmiştir. Üretilen cihazın renklenme etkinliğinin kaynaklarda verilenen büyük renklenme etkinliğine oldukça yakın çıkmıştır. Üretilen cihaz, uzun süreliçevrimlere dayanabilmiş, ayrıca cihazın çok hızlı şeffaflaştığı gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Elektrokromizm, optik özellikler, niobyum pentoksit, sol-jel

Abstract:
Electrochromic devices are frequently used in both optical and electrical applications.Although they do not consume much energy, they cause very huge amount of energysaving. Electrochromic windows can be used in automobiles (front glass, rear viewmirror), display applications (computer and TV display, calculator display,advertisement board, signboard), architectural applications (front face of building,walls) and some special applications (windows of airplane and helicopter, glass of themotorcycle helmet, sunglass). Producing an electrochromic device and improving itsefficiency is aimed in this study. For this aim coloring (electrochromic) layer in theelectrochromic device was coated by cathodic niobium pentoxide. Optic, structural,electrical and electrochromic properties of niobium pentoxide layer were studied. Sol-geland sputtering methods were used for coating the films. High transmittance wasobserved for the films coated using both methods. Sputter coated films had higherrefractive index since the structure of sputter coated films is dense and harder than solgelcoated films. Tungsten oxide, zirconium oxide and titanium oxide doping wereperformed in order to improve the electrochromic properties of pure niobium pentoxidefilms. It was observed that tungsten oxide and titanium oxide doping improves theelectrochromic properties of pure niobium pentoxide films. An electrochromic devicewas produced by using anodic nickel oxide and cathodic niobium pentoxide layers, andthe performance of this device was investigated. Coloration efficiency of the produceddevice was found very close to literature data. The device was stable after long-termcycling. A very fast bleaching property of the device was also observed.Keywords: Electrochromism, optical properties, niobium pentoxide, sol-gel