Niyobyum (Nb) katkılı kalay-oksit (SnO2) ince filmlerin optik özelliklerinin matematiksel bir metot ile belirlenmesi
Determination of optical properties of niobium (Nb) doped tin-oxide (SnO2) thin films by a mathematical method
Yazar: SEVAL YILMAZ
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM YALÇINKAYA
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Matematik = Mathematics
Dizin: Fen-matematik entegrasyonu = Scıence-mathematıc integration ; Fiziksel optik = Physical measurements ; Kalay oksit = Tin oxide ; Niyobyum = Niobium ; SnOx film = SnOx film ; Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Başta optik cihazların bileşenleri olmak üzere nano teknolojinin pek çok alanında kendine yer edinmiş kalay-oksit (SnOx) malzemelerin geliştirilmesi ve kullanabilirliğinin artırılması için pek çok çalışma yapılmış ve yapılmaya devam etmektedir. Metal katkılamaları da SnO2'nin özelliklerini geliştirmeye yönelik çalışmalar içindedir. Geçiş metallerinden olan Nb, oksijenle yaptığı farklı bileşiklerle farklı özellikler gösterebilen ilginç bir elementtir. Bu element manyetik alan saçtırma sistemi ile SnO2 malzemeninin içine farklı oranlarda katkılanmıştır. Yapılan yapısal analizlerde Nb'nin yapı içinde çok az olduğu dolayısı ile SnO2'nin yapısında bir değişiklik meydana getirmedği tespit edilmiştir. Tez çalışmasında bu üretilen filmlerin optik parametrelerinin hesaplanması için matematiksel Swanepoel metotu kullanılmıştır. Deneysel geçirgenlik spektrumlarından hareketle yapılan matematiksel yaklaşımlar sonucu, filmlerin kırılma indisi n ve film kalınlığı d başarılı bir şekilde hesaplanmıştır. Hesaplamalar deneysel ölçümler ile karşılaştırılmıştır. Swanepoel metotu ile yapılan hesaplamalarda kırılma indisi deneysel sonuçlardan biraz az hesaplanmıştır. Kalınlık ölçümleri ise yaklaşık olarak deneysel sonuçlara yakındır ancak tam bir örtüşme elde edilememiştir. Kalın ve saydam filmlerin optik parametrelerinin hesabı için Swanepoel metotu uygun bir matematiksel yaklaşım sunmuştır.

Abstract:
Many studies have been and continue to be made to develop tin-oxide (SnOx) materials, which have a place in many areas of nanotechnology, especially the components of optical devices, and to increase their usability. Metal doping is also in the works to improve the properties of SnO2. Nb, one of the transition metals, is an interesting element that can show different properties with different compounds it makes with oxygen. This element was added to the SnO2 material at different rates by the magnetron sputtering system. In the structural analysis, it was determined that Nb was very low in the structure, so it did not cause a change in the structure of SnO2. In the thesis study, the mathematical Swanepoel method was used to calculate the optical parameters of these produced films. As a result of mathematical approaches based on experimental transmittance spectra, the refractive index n and film thickness d of the films were successfully calculated. Calculations are compared with experimental measurements. In the calculations made with the Swanepoel method, the refractive index was calculated slightly less than the experimental results. Thickness measurements are approximately close to the experimental results, but a complete overlap could not be obtained. The Swanepoel method provides a suitable mathematical approach for the calculation of optical parameters of thick and transparent films.