Geçiş Metal Oksit İçeren Tellürit ve Antimonat Camların Elektriksel ve Yapısal Özelliklerinin İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Onat Başak
Danışman: Ali Erçin Ersundu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Herhangi bir ağır metalin oksidini bünyesinde ağ yapıcı olarak bulunduran camlar ağır metal oksit camlar olarak adlandırılır. Geleneksel camlara kıyasla ağır metal oksit esaslı camlar, iyi doğrusal olmayan optik özellik, yüksek geçirgenlik ve kırılma indisi, düşük ergime ve cam geçiş sıcaklığı değerlerine sahiptir. Tellürit ve antimonat camlar ise düşük fonon enerjileri ve yüksek dielektrik katsayıları sayesinde diğer ağır metal oksit camlar arasında ön plana çıkmaktadır. Geçiş metal oksitleri, sahip oldukları farklı değerlikleriyle camların optik ve elektriksel özelliklerini geliştirmektedir. Geçiş metal oksit katkılı tellürit ve antimonat camların elektriksel ve dielektriksel özelliklerinin geleneksel camlara oranla daha üstün olduğu tespit edilmiştir. Bu avantajlı özellikleriyle geçiş metal oksit içeren tellürit ve antimonat camların opto-elektronik uygulamalarda amorf yarı iletken malzemeler olarak kullanım potansiyelleriyle ilgili çalışmalar yapılmaktadır. Tellürit ve antimonat esaslı camların optik ve elektriksel özelliklerini iyileştirmek amacıyla geçiş metalleri olarak, WO3 iyi bir cam ağ modifiye edici olmasıyla, MoO3 ise yüksek kristalizasyon direnci sağlama özelliğiyle öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, WO3-MoO3-TeO2 (WMT) ve WO3-MoO3-Sb2O3 (WMS) sistemlerine ait camların artan geçiş metal oksit miktarıyla değişen elektriksel ve yapısal özellikleri incelenmiş ve değişen bileşimle gerçekleşen yapısal dönüşümlerin elektriksel özelliklere etkisi araştırılmıştır. Elektriksel incelemeler kapsamında numunelerin özdirenç, DC iletkenlik ve aktivasyon enerjisi değerleri hesaplanmıştır. Frekansa ve sıcaklığa bağlı ölçülen AC akım değerlerinden yola çıkarak AC iletkenlik, gerçek (ε̍), sanal (ε̎) dielektrik geçirgenlik ve kayıp faktörü (tanδ) değerleri belirlenmiştir. Yapısal incelemeler kapsamında, Raman spektroskopisi yöntemiyle numunelerin bağ yapısı analizleri, XPS yöntemiyle ise bağlanmış O2 (BO) ve bağlanmamış O2 (NBO) oranları, cam yapıda bulunan geçiş metal oksitlerin değerlikleri ve ağ yapıcı oksitlerde görülen yapısal değişimler incelenmiştir. DC iletkenliklerinin incelenmesi sonucu artan geçiş metal oksit katkısı, sıcaklık ve NBO oranıyla birlikte camların DC iletkenlik değerlerinde WMT sistemi için 10-14 (ohm.m)-1 mertebesinden 10-7 (ohm.m)-1 mertebesine, WMS sistemi için ise 10-14 (ohm.m)-1 mertebesinden 10-8 (ohm.m)-1 mertebesine kadar artış gözlemlenmiştir. Her iki sistem için W10M30T60 numunesi hariç DC iletkenliğin ısıyla aktifleşen atlama mekanizmasına, W10M30T60 numunesinde ise küçük polaron atlaması mekanizmasına uyduğu düşünülmektedir. Her iki sistemde frekans artışıyla birlikte AC iletkenlik değerlerinin arttığı ve bunun iletkenliğe katkıda bulunan taşıyıcı sayısının artışından kaynaklandığı belirlenmiştir. Her iki sisteme ait numunelerin AC iletkenlik davranışının korelasyonlu bariyer atlama mekanizmasına uyduğu düşünülmektedir. Yapısal incelemeler sonucunda, artan geçiş metal oksit katkısı ile WMT sisteminde TeO4 yapısının TeO3/TeO3+1 yapısına, WMS sisteminde ise Sb5+ iyonlarının Sb3+ iyonlarına dönüştüğü tespit edilmiştir ve bu yapısal dönüşümlerin her iki sistemde NBO oranını arttırdığı belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar ışığında, incelenen camların gaz sensörü ve güneş pilleri gibi çeşitli opto-elektronik uygulamalarda amorf yarı iletken olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir.