Sol-Jel metoduyla hazırlanan metaloksit filmlerin yapısal ve elektriksel karakterizasyonu
Structural and electrical characterization of Sol-Gel derived metal-oxide films
Yazar: DİLEK TAŞKIN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET ALTINDAL ; YRD. DOÇ. DR. FATİH DUMLUDAĞ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
ÖZETSOL-GEL METODUYLA HAZIRLANAN METAL-OKS TF LMLER N YAPISAL VE ELEKTR KSELKARAKTER ZASYONUMetal-oksit malzemeler arasında geni bir bant aralı ına sahip olan titanyumdioksit (TiO2), yüksek dielektrik sabiti, büyük kırılma indisi, görünür bölgedekiyüksek geçirgenli i gibi optik ve elektriksel özelliklerinden dolayı son yıllardaüzerinde en çok çalı ılan, n-tipi oksit yarı iletken malzemelerden biridir. Yapılan buçalı malar bilgi depolamadan, gaz sensörlerine, fotovoltaik elemanlardan su vehavanın temizlenmesinde kullanılan fotokatalizörlere, dalga kılavuzlarından günepillerine, kozmetikten boya maddelerine ve optoelektronik devre elemanlarınınyapımına kadar oldukça geni bir uygulama alanını kapsamaktadır.Yapılan bu çalı mada, sol-gel metoduyla hazırlanan katkısız ve katkılı TiO2ince filmlerinin yapısal ve elektriksel (do ru akım ve alternatif akım) özellikleri 303-468 K sıcaklık aralı ında incelenmi tir. Filmler nter Dijital Transduser (IDT)üzerine, ba langıç maddesi olarak titanyum n-butoksit Ti(O(CH2)3 CH3 )4 kullanılaraksol-gel daldırma metoduyla kaplanmı tır. Filmlerin kristal yapı analizi X-I ınıKırınımı cihazı (XRD) kullanılarak incelenmi tir. Filmlerin do ru akım iletkenliközellikleri, Â±1 V voltaj aralı ında 50 mV'luk artı larla ve geni bir sıcaklıkaralı ında (katkısız film için 298-652 K, katkılı filmler için 303-468 K), 3x10-3 mbarvakum ortamında, karanlıkta ölçülmü tür. Filmlerin alternatif akım iletkenli i deaynı ko ullarda 40 Hz ile 100 kHz aralı ında gerçekle tirilmi tir.Çalı madan elde edilen sonuçlara göre, filmlerin do ru ve alternatif akımiletkenliklerinin katkılama oranlarına ba lı olarak de i ti i gözlenmi tir. Bütünfilmlerin I-V karakteristiklerinde dü ük sıcaklılarda histerezis etki gözlenmi tir.Daldırma metodu ile hazırlanan katkısız TiO2 ince filminin do ru akım iletimImekanizmasının de i ken erimli hoplama modeline uydu u görülmü tür. KatkılıTiO2 ince filmlerinin de do ru akım iletim mekanizması, bant modeline uymu tur.Filmlerin a.c. iletim mekanizması ise CBH modeli ile açıklanmı tır.Temmuz, 2006 Dilek TA KINII

Abstract:
ABSTRACTSTRUCTURAL AND ELECTRICAL CHARACTERIZATION OFSOL-GEL DERIVED METAL-OXIDE FILMSRecently, Titanium dioxide TiO2, a wide band gap n-type semiconductor, hasbeen of interest for its excellent properties such as electrochemical behavior, highrefractive index, and excellent transmittance of visible light and good chemicalstability properties. These properties make it useful in many fields as they are used indata storage, gas sensors, photovoltaic elements and photo catalyst to clean air andwater, optical wave guides, solar cells, cosmetics, pigments and optoelectronicdevices.In this work, the structural and electrical (direct current and alternatingcurrent) properties of sol-gel derived doped and undoped TiO2 films wereinvestigated in a wide range of temperature (303-468 K). These films weredeposited on IDT by the sol-gel dip coating method using titanium n-butoxideTi(O(CH2)3 CH3 )4 as a starting material. XRD analysis was used for investigation thecrystalline of the films. XRD results indicated that the films were anatase phase.Direct current conductivity properties of the films were measured between thevoltages -1 V and 1 V over a wide temperature range (for undoped film 298-652 K,for doped films 303-468 K) under vacuum ambient (3x10-3 mbar) in dark.Alternating current conductivity measurements of the films were performed in thefrequency range of 40 Hz-100 kHz.As a result of this work, it is observed that, direct current and alternatingcurrent conductivity values were changed depending on doping concentration. Allfilms showed hystresis effect in direct current-voltage curves at low temperatures. Itis observed that direct current charge transport mechanisms of undoped and dopedIIITiO2 films, prepared by dipping method, obeys Variable Range Hopping Model andband model, respectively. Ac conduction mechanism of the films is consistent withthe prediction of CBH model.June, 2006 Dilek TA KINIV