Tungsten oksit'te mxene ve grafen katkılayarak oluşturulan incefilmlerin optik ve elektrokromik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of optical and electrochromic properties of thin films created by doping tungsten oxide mxene and graphene
Yazar: BETÜL ÖZTETİK
Danışman: DOÇ. DR. ŞADAN KORKMAZ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Grafen = Graphene

Özet:
Bu çalışmada WO3 üzerine 2 boyutlu (2D) malzeme olan grafen ve MXene (TiAlC2) katkılanmıştır. İTO/cam üzerine üretilen WO3 katkısız ince filme sırasıyla Grafen, Grafen:MXene ve MXene katkılanarak 4 farklı ince film elde edilerek bu ince filmlerin bazı özellikleri araştırılmıştır.
Üretilen grafen ve MXene katkılı WO3 ince filmlerin mikro yapısal, yüzey ve optik özelliklerini belirlemek için FT-IR, Uv-Vis, Raman ve Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ölçüm cihazları kullanılmıştır. Analizlere göre kristal boyutları ve ince filmlerin yüzey pürüzlülüğü oldukça küçük olduğu gözlemlenmiştir. Optik ölçümler incelendiğinde üretilen katkılı ve katkısız WO3 ince filmler yarı saydam olduğu, bant aralıklarının birbirine yakın olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca 2 boyutlu malzeme olan grafen ve MXene katkılı WO3 ince filmlerin elektrokromik özellikleri ayrıntılı şekilde incelenmiştir. Araştırmada döngüsel voltametri, kronoampemetri, kronokulometri ve nyguist ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerin elektrokromik ölçümleri 3 elektrot yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ölçümler 20, 40, 80 ve 160 mV/s farklı tarama hızlarında elde edilerek, oksidasyon ve redüksiyon pikleri gözlemlendi. WO3 ince filme Grafen:MXene katkısı ile MXene katkılanması ince filmi iyon girişinde daha elverişli hale getirdiği ve çeşitli özelliklerini iyileştirdiği sonuç olarak gözlemlenmektedir. . Tek bir grafen katkılı WO3 ince filmin kullanıldığı deneyde 400 döngüden sonra tükenmesi bu malzemenin kararlılığını ve dayanıklılığını göstermektedir. Elde edilen sonuç ve bulgulara göre grafen uzun çevrimli cihazların imalatı için en uygun malzemedir.

Abstract:
In this study, graphene and MXene (TiAlC2), which are 2-dimensional (2D) materials, were doped on WO3. Graphene, Graphene:MXene and MXene were doped on WO3 undoped thin film produced on ITO/glass and 4 different thin films were obtained and some properties of these thin films were investigated.
FT-IR, UV-Vis and Atomic force microscopy (AFM) measurement devices were used to determine the microstructural, surface and optical properties of the produced graphene and MXene doped WO3 thin films. According to the analysis, the crystal sizes and surface roughness of the thin films were observed to be quite small. When optical measurements were examined, it was observed that the doped and undoped WO3 thin films produced were translucent and their band gaps were close to each other. In addition, the electrochromic properties of 2D material graphene and MXene doped WO3 thin films were investigated in detail. Cyclic voltammetry, chronoampemetry, chronocoulometry and nyguist measurements were performed. Electrochromic measurements of these analyzes were carried out using the 3-electrode method. Measurements were obtained at different scan rates of 20, 40, 80 and 160 mV/s and oxidation and reduction peaks were observed. Graphene:MXene doping of WO3 thin film with Graphene:MXene doping makes the thin film more favorable for ion entry and improves its various properties. . In the experiment in which a single graphene doped WO3 thin film was used, its depletion after 400 cycles shows the stability and durability of this material. According to the results and findings obtained, graphene can be used in the manufacturing of long cycle devices.