Döndürerek kaplama yöntemiyle elde edilen TiO2 filmlerinin  
bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of some physical properties of TiO2 films  
produced by spin coating method
Yazar: VEYSEL ATAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. DERYA PEKER
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Katıhal Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, TiO2 filmler, döndürerek kaplama yöntemi kullanılarak cam tabanlar üzerine oluşturulmuştur. Bu işlem için gerekli çözelti, uygun miktarlarda titanyum (IV) bütoksit, etanol, asetik asit ve deiyonize su içermektedir. Uygulama boyunca, çözeltiden 5 μl alınarak cam tabanların üzerine damlatılıp, sonra taban 3000 rpm hızında 40 saniye boyunca döndürülmüştür. Daha sonra cam tabanlar üzerine 5, 7 ve 9 katlı filmler hazırlanmıştır. Her kaplama sonunda 15 dakika süresince 130 oC'de kurutma işlemi yapılan filmler, son olarak 350 oC, 400 oC ve 450 oC'de 1 saatlik ısıl işleme tabii tutulmuştur. Film kalınlığı, katman sayısına ve son ısıl işlem öncesi yapılan kurutma işlemlerine bağlı olarak değişmektedir. TiO2 filmlerinin kalınlıkları, tartı yöntemi kullanılarak, 406-1624 nm aralığında hesaplanmıştır. Filmlerin kristal yapı analizleri, x-ışınları kırınım cihazı kullanılarak yapılmıştır. Bu analizler neticesinde, TiO2 filmlerin, anataz yapıda olduğu ve anataz yapının da tetragonal kristal yapıda olduğu görülmüştür. Elde edilen absorpsiyon spektrumlarından yararlanılarak, (αhυ)2 değerinin hυ değerine göre değişim grafikleri çizilmiştir. Elde edilen bütün filmlerin, optik yöntem kullanılarak, direkt bant geçişli oldukları ve yasak enerji aralığı değerlerinin de 3,94-3,97 eV arasında değiştiği belirlenmiştir. Son işlem olarak yüzey görüntüleri alınarak TiO2 filmlerin yüzey morfolojileri incelenmiştir. Elde edilen görüntüler incelendiğinde, düzenli bir yapının oluştuğu ve sıcaklık artıkça yüzeylerdeki yapıların bozulmadığı görülmüştür.

Abstract:
In this study, TiO2 films have been prepared on the glass substrates by spin coating technique. The solution required for this process is the mixture of proper amounts of titanium (IV) butoxide, ethanol, acetic acid and deionized water. During the application, 5 μl of solution has been instilled on glass substrates. Then the base has been spinned for 40 seconds at 3000 rpm. After that, 5, 7 and 9 layered films have been prepared on glass substrates. At the end of each deposition, the films were dried at 130 oC for 15 minutes. Finally, the TiO2 films have been annealed at 350, 400 and 450 oC for 1 h. The film thickness varied with the number of layer and drying processes made before annealing. Thicknesses of TiO2 films have been calculated to be in the range of 406-1624 nm using the weighing method. Crystal structure analyzes of the films were performed using x-ray diffraction technique. As a result of these analyses, it has been observed that the TiO2 films have anatase tetragonal crystal structure. The plots of (αhυ)2 versus hυ have been drawn by using the obtained absorption spectra. It has been determined that all of the obtained films have direct band transitions using the optical method and the forbidden energy gap values of the films varies between 3.94 to 3.97 eV. As a final process, the surface morphology of TiO2 films have been investigated by taking the surface images. It has been observed that the surfaces of the films have a regular structure and the structures on the surfaces don't deteriorate by the increase in temperature.