ZnTe Kuantum Nokta Katkılı Camların Geliştirilmesi ve Kuantum Kısıtlama Özelliklerinin İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: İpek Tunç
Danışman: Miray Çelikbilek Ersundu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kuantum mekanik özellik gösterebilecek kadar küçük boyutlu, yaklaşık 10 ila 100 atomdan oluşan yarı iletken yapay atom kümeleri olarak tanımlanabilen kuantum noktalar, elektron-boşluk çiftinin hareketinin 3 boyutta kısıtlanması sonucu gösterdikleri kuantum sınırlama özelliği ile değiştirilebilir bant aralığı enerjisine sahiptir ve buna bağlı olarak ayarlanabilir optik ve elektriksel özellikler sunmaktadır. Bu sıra dışı özellikleri ile kuantum noktalar ışık yayan diyotlar, lazerler, optik filtreler, güneş hücreleri ve biyo görüntüleme gibi birçok uygulama alanına sahiptir ve keşfedildikleri tarihten beri kuantum noktalar konusunda yapılan çalışmalar artarak devam etmiştir. Kuantum noktalar konusunda günümüze kadar yapılan çalışmaların çoğu Cd ve Pb esaslı kuantum noktalar üzerine odaklanmıştır, ancak son yıllarda devreye alınan çevresel düzenlemeler, ağır metallerin gösterdiği toksik özellikler nedeniyle Cd ve Pb içeren bu malzemelere kullanım kısıtı getirmiştir. Toksik özellik göstermedikleri için son zamanlarda araştırmaların odaklandığı Zn esaslı kuantum noktalar arasında ise ZnTe, en küçük bant aralığı enerjisine, en büyük Bohr uyarım yarıçapına ve insan gözünün en hassas olduğu 550 nm'de ışıma dalga boyuna sahip olmasıyla dikkat çekmektedir. Kuantum noktaların üretimi için kullanılan farklı yöntemler ve bu yöntemlerin her birinin farklı avantaj ve dezavantajları vardır. Bu yöntemler arasında uygulanması en kolay ve en çok tercih edilen yöntem olan yaş kimyasal yöntemde aglomerasyon ve düşük kararlılık gibi sorunlarla karşılaşılırken; diğer bir yöntem olan iyon aşılamada ise işlem sırasında malzeme yüzeyinde oluşturulan hatalar ve kuantum nokta sentezinin malzeme yüzeyiyle sınırlı kalması yönteme kullanım kısıtı yaratmaktadır. Diğer yöntemlerden farklı olarak kuantum noktaların fiziksel ve kimyasal olarak kararlı yapıya sahip inorganik cam matrisler içerisinde ergitme-döküm-kristalizasyon yöntemi ile sentezlenmesi ise, kuantum noktalara kontrollü büyüme imkanı ve yüksek stabilizasyon sağlarken; cam malzemelerin kolay şekillendirilebilir olması kuantum nokta katkılı camların birçok farklı uygulamaya yönelik üretimini kolaylaştırmaktadır. Bu avantajlı özelliklerinden dolayı kuantum noktaların cam matrisler içerisinde kontrollü kristalizasyonla üretilmesine yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Opto-elektronik ve fotonik uygulamalarda yüksek kullanım potansiyeline sahip tellürit camlar ve bu uygulama alanlarında hali hazırda kullanılan soda kireç camlar içerisinde kuantum noktaların kontrollü olarak kristalizasyonu ile geliştirilecek cam nanokompozitler, özellikle sağlayacakları kontrol edilebilir optik ve elektriksel özellikler ile güneş pilleri, LED'ler ve lazerler gibi uygulamalar açısından büyük önem taşımaktadır. Bu amaca yönelik olarak literatürde ZnTe kuantum nokta katkılı camlar hakkında yapılan çalışmalar incelendiğinde, çalışmaların fosfat ve borosilikat esaslı tek bir cam kompozisyonunda kuantum noktaların sentezlenmesi ve sentezlenen bu kuantum noktaların tane boyutu karakterizasyonu konularına odaklandığı görülmüştür. Bu çalışmalar kapasamında, ZnTe kristalizasyonuna işlem süresinin, cam matrisin ve ZnTe katkı oranının etkisi hakkında çok kısıtlı bilgi bulunmaktadır. Ayrıca daha önce ZnTe kuantum noktalar konusunda yapılan çalışmalarda soda-kireç ve tellürit cam matrislerden kristalizasyon konusunda gerçekleştirilmiş bir çalışma bulunmamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, ZnTe kuantum noktalar opto-elektronik ve fotonik uygulamalarda yüksek kullanım potansiyeline sahip tellürit camlarda ve hali hazırda bu uygulamalarda kullanılan geleneksel soda-kireç cam bileşimine sahip silika camlarda kontrollü olarak kristallendirilmiş ve elde edilen ZnTe kuantum nokta katkılı cam nanokompozitlerle gerçekleştirilen optik, ısıl, faz ve mikroyapısal analizler ile cam matrisin, ısıl işlem süresinin ve ZnTe katkı oranının ZnTe kuantum noktaların kristalizasyon davranışına olan etkisi incelenmiştir. Ayrıca elde edilen sonuçlar ışığında cam nanokompozitlerin kuantum kısıtlama özellikleri değerlendirilmiştir. Bu tez çalışması ile ZnTe katkılı soda kireç ve tellürit cam nanokompozitler ilk defa sentezlenmiş ve cam matrisin, ZnTe katkı miktarının ve ısıl işlem süresinin ZnTe kuantum noktaların kristalizasyon davranışı üzerine olan etkisi ilk defa sistematik olarak incelenmiştir.