Başlangıç oksitlerinin tane boyutunun Zn2SnO4 sentezi ve sinterlenmesi üzerine etkisinin belirlenmesi
Başlangıç oksitlerinin tane boyutunun Zn2SnO4 sentezi ve sinterlenmesi üzerine etkisinin belirlenmesi
Yazar: Erden, Sadiye; Ozel, Emel; Suvacı, Ender
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 39 No. 4, 2023
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Çinko stanat (Zn2SnO4),katı hal sentezi,partikül boyutu etkisi.

Günümüzde metal oksit esaslı yarı iletken malzemeler, sağladığı üstün fiziksel ve performans özelikleri sebebiyle optoelektronik aygıtlar, bilgi depolama cihazları, yüksek çözünürlüklü ekran teknolojileri, yüksek performanslı gaz sensörleri ve güneş paneli uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Yarı iletken endüstrisinde sahip olduğu üstün özellikler nedeniyle ve sürdürülebilir olmasından dolayı çinko stanat (Zn2SnO4, ZTO) malzemesi son zamanlarda dikkatleri üzerine çekmektedir. Bu malzemenin sentezlenmesi, özelliklerinin geliştirilmesi ve ince film özelliklerinin belirlenmesine yönelik araştırmalar sürdürülmektedir. Bu çalışmada, literatürde ilk kez hammadde tane boyutunun ZTO'nun faz oluşumu ve sinterleme davranışı üzerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Katı hal sentez yöntemiyle, farklı tane boyut aralığına sahip ZnO ve SnO2 hammaddelerinden 4 kompozisyon tasarlanarak ZTO tozları sentezlenmiştir. Başlangıç hammaddeleri stokiyometrik oranda karıştırılarak bilyalı değirmende homojenize edildikten sonra tek eksenli pres ile pelet haline getirilmiştir. Sentez öncesi peletlerin boyutları ölçülmüş ve 900-1200°C'de 2-4 saat sentezlenmiştir. Sinterlenen peletlerin boyutları tekrar ölçüldükten sonra ZTO spinel dönüşüm oranları XRD analizi ile belirlenmiştir. Bu çalışmada, en yüksek spinel dönüşüm oranı, her iki başlangıç tozunun da ince taneli olduğu bileşimde elde edilmiştir. Ayrıca, spinel oluşumu için ZnO partikül boyutunun kritik olmadığı, buna karşın SnO2 partikül boyutunun önemli bir etkiye sahip olduğu ortaya çıkartılmıştır. Tüm bileşimlerde, 1200°C'de 2 saat sonra spinel dönüşümü tamamlanmıştır. Spinel dönüşümüne bağlı boyutsal değişim incelenmiştir.

Günümüzde metal oksit esaslı yarı iletken malzemeler, sağladığı üstün fiziksel ve performans özelikleri sebebiyle optoelektronik aygıtlar, bilgi depolama cihazları, yüksek çözünürlüklü ekran teknolojileri, yüksek performanslı gaz sensörleri ve güneş paneli uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Yarı iletken endüstrisinde sahip olduğu üstün özellikler nedeniyle ve sürdürülebilir olmasından dolayı çinko stanat (Zn2SnO4, ZTO) malzemesi son zamanlarda dikkatleri üzerine çekmektedir. Bu malzemenin sentezlenmesi, özelliklerinin geliştirilmesi ve ince film özelliklerinin belirlenmesine yönelik araştırmalar sürdürülmektedir. Bu çalışmada, literatürde ilk kez hammadde tane boyutunun ZTO'nun faz oluşumu ve sinterleme davranışı üzerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Katı hal sentez yöntemiyle, farklı tane boyut aralığına sahip ZnO ve SnO2 hammaddelerinden 4 kompozisyon tasarlanarak ZTO tozları sentezlenmiştir. Başlangıç hammaddeleri stokiyometrik oranda karıştırılarak bilyalı değirmende homojenize edildikten sonra tek eksenli pres ile pelet haline getirilmiştir. Sentez öncesi peletlerin boyutları ölçülmüş ve 900-1200°C'de 2-4 saat sentezlenmiştir. Sinterlenen peletlerin boyutları tekrar ölçüldükten sonra ZTO spinel dönüşüm oranları XRD analizi ile belirlenmiştir. Bu çalışmada, en yüksek spinel dönüşüm oranı, her iki başlangıç tozunun da ince taneli olduğu bileşimde elde edilmiştir. Ayrıca, spinel oluşumu için ZnO partikül boyutunun kritik olmadığı, buna karşın SnO2 partikül boyutunun önemli bir etkiye sahip olduğu ortaya çıkartılmıştır. Tüm bileşimlerde, 1200°C'de 2 saat sonra spinel dönüşümü tamamlanmıştır. Spinel dönüşümüne bağlı boyutsal değişim incelenmiştir.