Zn1-XCuXO kompleks MOS sensörlerinde sıcaklığa bağlı gaz algılama özelliklerinin incelenmesi
Investigation of Zn1-XCuXO complex MOS sensors to gas detection features depends on temperature
Yazar: TUĞBA ÇORLU
Danışman: PROF. DR. SELİM ACAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Gaz sensörü = Gas sersor

Özet:
Bu tez çalışmasında, astım hastalığının teşhisinde kullanılan elektronik burun sistemleri için sensör olarak metal oksit yapılar büyütüldü ve karakterizasyonu yapıldı. Katkı oranının gaz algılama özellikleri üzerindeki etkisini inceleyebilmek için farklı konsantrasyonlarda bakır ile katkılanan ZnO yapıları Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) metodu ile büyütüldü. Büyütülen sensörler 300 ˚C sıcaklıkta azot gazı ortamında tavlandı. Üretilen ince filmlerin yapısal ve morfolojik özellikleri X-ışını Kırınım Cihazı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve Optik Soğurma ile incelendi. X-ışını kırınım desenlerinden, üretilen sensörlerin bakır konsantrasyonu değiştikçe amorf yapıdan polikristal yapısına gittiği belirlendi. SEM görüntülerinden bakır konsantrasyonuna bağlı olarak üretilerin sensörlerin morfolojik özelliklerinin değiştiği gözlendi. Optik soğurma ölçümlerinden katkılama oranı arttıkça yasak enerji aralıklarında düşme gözlendi. Üretilen yapıların gaz sensörü olarak çalışma sıcaklığının belirlenmesi için 30-135˚C sıcaklık aralığında gaz algılama ölçümleri yapıldı. Numunelerin optimum çalışma sıcaklığı 55˚C olarak belirlendi. 55˚C'de farklı gaz konsantrasyonlarında gaz algılama ölçümleri yapıldı. Üretilen sensörlerin 20 ppb NO gaz konsantrasyonuna karşı duyarlılık gösterdiği görüldü. Üretilen sensörler içerisinde en yüksek duyarlılık Zn0,90Cu0,10O numunesinde elde edildi. NO gazının varlığında ve yokluğunda empedans analizleri yapıldı. NO gazına maruz kaldığında sensörlerin empedans değerlerinde artış görüldü.

Abstract:
In this thesis, metal oxide structures were enlarged and characterized as a sensor for electronic nose systems used to diagnose asthma. ZnO structures doped with copper at different concentrations were amplified by Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) method in order to investigate the effect of the additive ratio on gas sensing properties. The grown sensors were annealed in a nitrogen gas atmosphere at 300 ˚C temperature. Structural and morphological properties of the produced thin films were examined by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Optical Absorption. X-ray films are said to be made of polycrystalline amorphous structure, while the sensors produced show a change in copper configuration. Depending on the SEM image, it was observed that the morphological properties of the producing sensors changed. Looking at the optical absorption measurements, it was observed to fall in the band gap ranges due to the effect of the copper doping. Gas detection measurements were made at 30-135° C temperature range to determine the working temperature of the produced materials as the gas sensor.The optimum working temperature of the samples was determined to be 55˚C. the gas sensing measurements were taken at optimum working temperature for different NO gas concentrations. It was observed that the sensors produced were receptive to 20 ppb NO gas concentration. The highest sensitivity among the sensors produced was obtained in the Zn0.90Cu0.10O sample. Impedance was made in the presence and absence of NO gas. An increase in the impedance values of the sensors was observed when exposed to NO gas.