Bu tez çalışmasında, ZnO ince filmler ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile üretildi. Kaynak olarak zinc nitrate hexahydrate ve çözücü olarak etanol (C2H5OH %96) kullanılarak 0.2 M'lık başlangıç solüsyonu hazırlandı. Hazırlanan solüsyon USP yöntemi ile 400 °C sıcaklıktaki cam altlıklar üzerine farklı kalınlıklarda ince film formunda biriktirildi. Biriktirme sırasında püskürtme nozülün frekansı 120 kHz ve solüsyon akış oranı 0.5 ml/dk. olarak ayarlandı. Üretilen ZnO ince filmlerin kristalleşmesini arttırmak için 45 dakika boyunca atmosfer ortamında 550 °C'de tavlandı. Biriktirilen ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elementel analizi (EDS) ve UV-Vis Spektrofotometresi ile araştırıldı. XRD sonuçları üretilen filmlerin polikristal yapıda olduğunu gösterdi. SEM görüntüleri ile ince filmlerin yüzeyinin homojen olduğu belirlendi. SEM kesit görüntülerinden üretilen ince filmlerin kalınlıklarının 0.25-1.40 μm aralığında olduğu görüldü. AFM sonuçlarından ince filmlerin yüzey pürüzlülüğünün 15.5-18.5 nm arasında olduğu bulundu. İnce filmlerin soğurma değerleri 200-800 nm dalga boyu aralığında UV-Vis spektrofotometre ile ölçüldü ve ZnO ince filmlerin bant aralığının 3.00-3.15 eV arasında olduğu hesaplandı. Elde edilen sonuçların yorumlanması ile USP yöntemi için ZnO ince filmlerin üretim parametreleri başarılı bir şekilde belirlendi. Anahtar Kelimeler: Ultrasonik Püskürtme Piroliz, İnce Film, ZnO, İnce Film Biriktirme.
In this thesis, ZnO thin films were produced by using the ultrasonic spray pyrolysis (USP) method. A 0.2 M precursor solution was prepared using the zinc nitrate hexahydrate as source and ethanol (C2H5OH 96%) as the solvent. The prepared precursor solution was deposited in the form of thin films of different thicknesses on the glass substrates at 400 °C by using the USP method. During the deposition, the spray nozzle frequency was set to 120 kHz and the solution flow rate was 0.5 ml/min. The produced ZnO thin films were annealed at 550 °C in the atmosphere for 45 minutes to increase the crystallization of the thin films. The structural, morphological and optical properties of the deposited thin films were investigated by utilizing the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), elemental analysis (EDS) and UV-Vis spectrophotometer. XRD results showed that the films produced were polycrystalline in nature. SEM images showed that the surface of the thin films was homogeneous. Thin films cross-sectional SEM images showed that thickness of the films was in the range of 0.25-1.40 μm. From the AFM results, the surface roughness of thin films was found to be between 15.5 nm and 18.5 nm. Absorption values of thin films were measured by UV-Vis spectrophotometer in the wavelength range of 200-800 nm and the band gap of ZnO thin films was calculated to be between 3.00 - 3.15 eV. With the interpretation of the obtained results, production parameters of ZnO thin films for USP method were determined successfully. Keywords: Ultrasonic Spray Pyrolysis, Thin Film, ZnO, Thin Film Deposition.
Tez (Yüksek Lisans) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, 2019.
Kaynakça var.
Bu tez çalışmasında, ZnO ince filmler ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile üretildi. Kaynak olarak zinc nitrate hexahydrate ve çözücü olarak etanol (C2H5OH %96) kullanılarak 0.2 M'lık başlangıç solüsyonu hazırlandı. Hazırlanan solüsyon USP yöntemi ile 400 °C sıcaklıktaki cam altlıklar üzerine farklı kalınlıklarda ince film formunda biriktirildi. Biriktirme sırasında püskürtme nozülün frekansı 120 kHz ve solüsyon akış oranı 0.5 ml/dk. olarak ayarlandı. Üretilen ZnO ince filmlerin kristalleşmesini arttırmak için 45 dakika boyunca atmosfer ortamında 550 °C'de tavlandı. Biriktirilen ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elementel analizi (EDS) ve UV-Vis Spektrofotometresi ile araştırıldı. XRD sonuçları üretilen filmlerin polikristal yapıda olduğunu gösterdi. SEM görüntüleri ile ince filmlerin yüzeyinin homojen olduğu belirlendi. SEM kesit görüntülerinden üretilen ince filmlerin kalınlıklarının 0.25-1.40 μm aralığında olduğu görüldü. AFM sonuçlarından ince filmlerin yüzey pürüzlülüğünün 15.5-18.5 nm arasında olduğu bulundu. İnce filmlerin soğurma değerleri 200-800 nm dalga boyu aralığında UV-Vis spektrofotometre ile ölçüldü ve ZnO ince filmlerin bant aralığının 3.00-3.15 eV arasında olduğu hesaplandı. Elde edilen sonuçların yorumlanması ile USP yöntemi için ZnO ince filmlerin üretim parametreleri başarılı bir şekilde belirlendi. Anahtar Kelimeler: Ultrasonik Püskürtme Piroliz, İnce Film, ZnO, İnce Film Biriktirme.
In this thesis, ZnO thin films were produced by using the ultrasonic spray pyrolysis (USP) method. A 0.2 M precursor solution was prepared using the zinc nitrate hexahydrate as source and ethanol (C2H5OH 96%) as the solvent. The prepared precursor solution was deposited in the form of thin films of different thicknesses on the glass substrates at 400 °C by using the USP method. During the deposition, the spray nozzle frequency was set to 120 kHz and the solution flow rate was 0.5 ml/min. The produced ZnO thin films were annealed at 550 °C in the atmosphere for 45 minutes to increase the crystallization of the thin films. The structural, morphological and optical properties of the deposited thin films were investigated by utilizing the X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), elemental analysis (EDS) and UV-Vis spectrophotometer. XRD results showed that the films produced were polycrystalline in nature. SEM images showed that the surface of the thin films was homogeneous. Thin films cross-sectional SEM images showed that thickness of the films was in the range of 0.25-1.40 μm. From the AFM results, the surface roughness of thin films was found to be between 15.5 nm and 18.5 nm. Absorption values of thin films were measured by UV-Vis spectrophotometer in the wavelength range of 200-800 nm and the band gap of ZnO thin films was calculated to be between 3.00 - 3.15 eV. With the interpretation of the obtained results, production parameters of ZnO thin films for USP method were determined successfully. Keywords: Ultrasonic Spray Pyrolysis, Thin Film, ZnO, Thin Film Deposition.