Saydam iletken elektrot olarak grafen, sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of graphene as transparent conductive electrodes
Yazar: MERYEM BOZKAYA
Danışman: PROF. DR. HAKAN ATEŞ ; DOÇ. DR. RECEP ZAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile nikel alt-taş üzerinde sentezlenen grafenin saydam iletken elektrot olarak kullanımını incelemek amacıyla ışık geçirgenliği ve tabaka direnci incelenmiştir. İlk olarak nikel alt-taş beşer dakika boyunca sırasıyla aseton, deiyonize su ve isopropil alkolde bekletilerek temizlenmiş, daha sonra ise kaliteli grafen sentezini sağlamak amacıyla herhangi bir organik kalıntının kalmadığından emin olmak için plazma temizliği yapılmıştır. Plazma temizliğinin ardından iki fırınlı kimyasal buhar biriktirme cihazına nikel alt-taş yerleştirilerek sistem vakuma alınmıştır. Daha sonra, alt-taş 60 dak. ısıtma işlemine tabi tutulmuştur. Isıtma işleminden sonra 30 dak. tavlama işlemi başlatılmış ve hemen ardından 20 dak. büyütme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu işlemler boyunca 20 sccm Argon gazı ve 80 sccm Hidrojen gazı sisteme verilmiştir. Büyütme işlemi esnasında kullanılan öncül olarak metan gazı kullanılmıştır. Saydam iletken elektrot olarak en uygun olabilecek grafen sentezi için beş farklı büyütme sürecinde farklı değerlerde sisteme verilmiştir. Bu değerler 100 sccm'den 20 sccm'e 20 sccm aralıklarla değiştirilmiştir. Sentezlenen beş farklı numune seti öncelikle Raman spektroskopisinde incelenmiş olup, 20 sccm metan gazı değerinde sentezlenen grafenin tek katmanlı olduğu gözlenmiştir. Saydam iletken elektrot olarak grafenin tabaka direnci ve ışık geçirgenliği temassız tabaka direnci ölçüm cihazında ölçülmüş olup, tek tabakalı grafenin ışık geçirgenliği %96,10 olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this study the synthesis and characterization of graphene as transparent conductive electrodes were investigated via chemical vapor deposition (CVD) technique. Firstly, Nickel substrate was cleaned with acetone, deionized water and isopropyl alcohol for 5 minutes, respectively. Furthermore, plasma cleaning was applied to ensure removing any organic contaminations on the nickel surface. Nickel substrate was loaded to CVD furnace and pumped down. Then, CVD furnace was heated to synthesize graphene using 20 sccm Argon and 80 sccm Hydrogen gases for 60 minutes. Nickel substrate was annealed for 30 minutes with the same gases. Growth time was chosen as 20 minutes with 20 sccm Argon and 80 sccm Hydrogen. Flow rate of methane gas was decreased gradually from 100 sccm to 20 sccm to grow high quality single layer graphene. Five sets of samples were fabricated and then they were characterized by Raman Spectroscopy and the graphene grown with 20 sccm Hydrogen was found to be single layer. The electrical and optical properties of the graphene film were measured by using contactless sheet resistance and optical transmittance tester. As a result, transmittance of single layer graphene was found to be %96,10.