ZnO/CuO kompozit ince film yapıların terleme düzeyini algılama özelliklerine alüminyum katkısının incelenmesi
Investigation of al-doping effects on the hydration level sensing properties of nanostructured ZnO/CuO composite thin films
Yazar: AYŞEGÜL ACAR
Danışman: PROF. DR. BÜNYAMİN ŞAHİN
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Nanokompozitler = Nanocomposites ; SILAR yöntemi = SILAR method ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu yüksek lisans tez çalışmasında katkısız ve Al katkılı ZnO/CuO kompozit yapıdaki nanoteller cam altlık üzerine SILAR yöntemi aracılığıyla büyütülmüştür. Al katkı oranının ZnO/CuO kompozit filmlerinin temel fiziksel özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Elde edilen bu film yapıların yapısal, morfolojik, optik ve elektriksel özellikleri sırasıyla XRD, FESEM, AFM, UV-Vis. spektrometresi ve elektriksel ölçüm yöntemi aracılığıyla karakterize edilmiştir. Yapısal ve yüzeysel analizlerin sonucunda Al katkısının pozitif yönde değişimlere neden olduğu gözlemlenmiştir. UVVis. spektrometresiyle yapılan analizlerde katkısız ZnO/CuO filmlerin optik bant aralığı değerlerinin %2 Al katkısı için yaklaşık olarak %12 azaldığı görülmüştür. Aynı şekilde hazırlanmış olan yapay ter örneklerinin algılanması ile ilgili yapılan hesaplamalar sonucunda Al katkısı ile algılamanın önemli ölçüde arttığı tespit edilmiştir. Katkısız ZnO/CuO filminin 104.8 mM konsantrasyona sahip yapay ter örneğine verdiği tepki 4.10 iken bu değerin %1 Al katkılı örnek için 9.12'ye yükseldiği hesaplanmıştır. Öte yandan %2 Al katkılı filmin yapay ter örneğine göstermiş olduğu tepki süresinin 10 saniyeden daha kısa olduğu belirlenmiştir. Katkısız ZnO/CuO filme oranla Al katkısına bağlı olarak geliştirilmiş olan bu fiziksel özelliklerin varlığı Al katkılı ZnO/CuO kompozit film yapılarının gerçek zamanlı olarak terleme düzeyinin takibinde kullanılabilecek nano yapılı algılayıcılara aday olarak gösterilebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this master thesis, bare and Al-doped ZnO/CuO composite nanowires were fabricated on the soda lime glass substrates by SILAR method. The impact of the Al-doping level on the primary physical performance of the ZnO/CuO composite films was investigated. The structural, morphological, optical and electrical properties were characterized via XRD, FESEM, AFM, UV–Vis. spectrometry and 4-probe methods respectively. The surface morphological and structural analyses showed that the primary physical performances of the bare composite samples were improved after doping of Al. The UV-Vis. spectroscopy analysis exhibited that the band gap energy of ZnO/CuO films decreased about 12 % with substitution of 2.0 % Al in the ZnO/CuO structure. The artificial sweat sensing response significantly increased with Al doping on the ZnO/CuO sample. In spite of the bare ZnO/CuO films are responsive to the artificial sweat (S = 4.1 for 104.8 mM solution), artificial sweat sensing response increases to 9.12 for 1% Al-doped samples. Transient response of artificial sweat application also presented that response times were less than 10 s for 2% Al-doped samples. These improved physical performances were also indicated that Al doping on ZnO/CuO nanocomposites are excellent candidates to be employed for real time human hydration level monitoring.