Dikey Nano-Duvar Yapılı Mos2?Lerin Moo3?E Dönüştürülmesiyle Yüksek Performanslı Aygıt Uygulamaları


Gür E. (Executive)

TUBITAK Project, 2021 - 2024

  • Project Type: TUBITAK Project
  • Begin Date: January 2021
  • End Date: January 2024

Project Abstract


MoO3 geçiş metal oksit tabanlı bir yarıiletken olarak fonksiyonel bir malzemedir. Stokiometriden sapması (MoO3-x) ile oldukça farklı malzeme özelliklerine sahip olabilmesiyle birlikte farklı kristal fazlarına sahip olması ve oldukça farklı nano-yapılarda, oldukça farklı metotlar ile elde edilebiliyor olması malzemenin çok farklı uygulama alanlarında kullanılabilir olmasını sağlamaktadır. Bu yüzden son yıllarda MoO3 yarıiletkeni özellikle elektrokromik aygıtlar, gaz sensörleri, süper kapasitörler, kataliz uygulamaları ve güneş pillerinde oldukça aranan bir malzeme olmuştur.


 


MoO3 oldukça basit yöntemler ile üstün performans veren malzeme olarak elde ediliyor olmasına karşın, sanayide kullanılabilir olması için tekrarlanabilir, geniş alanlı, homojen ve yüksek büyütme hızına sahip bir metotla elde edilmesi önemlidir. Bu bağlamda saçtırma ile oldukça homojen ve geniş alanlı olarak üretebildiğimiz yüksek yüzey/hacim oranına sahip MoS2 nano-duvar yapıları, morfolojik yapılarının bozulmadan MoO3’e dönüştürülmesi için geliştirmiş olduğumuz özgün bir termal oksitleme metodu ile elde edilecektir. Bu özgün metot in-situ olarak oksitlenme aşamasında gerçekleştirilecek olan geçirgenlik ve elektriksel direnç ölçümleri yardımıyla, MoS2-MoO3 dönüşümünün oksitlenme zamanının kontrol edilerek yüzey morfolojisinin bozulmasının önlenmesini içermektedir. Daha önce bildiğimiz kadarıyla kullanılmamış bu geliştirmiş olduğumuz in-situ ölçümler ile oldukça özgün bir şekilde aygıt uygulamalarına hazır nano-duvarlı MoO3 yapıları elde edilecektir. Proje kapsamında aslında saçtırma metodu ile Nb, W ve Ti gibi geçiş metal elementleri ile katkılı üretilecek olan nano-duvarlı MoS2’lerin, yukarıda açıklanmış olduğu gibi termal oksitleme ile MoO3 nano-duvarlı yapıların dönüşümüyle elde edilmesi projenin özgün değerini daha da artırmaktadır.  


 


Proje kapsamında Nb, W ve Ti katkılı MoO3‘lerin kullanılmasıyla H2 tabanlı gaz sensörü ve elektrokromik aygıt uygulamaları gerçekleştirilecektir. Ön çalışmalarını gerçekleştirdiğimiz katkısız nano-duvarlı MoS2’den termal oksitleme ile morfolojiyi koruyarak MoO3’e dönüşmüş yapılarda gözlemiş olduğumuz yüksek aygıt performansları (literatür çalışmaları ile kıyaslandığında bildiğimiz kadarıyla en iyi performanslar arasındadırlar), bu özenle seçmiş olduğumuz ve her iki aygıt uygulaması içinde uygun olan katkı elementleri ile aygıtların performansları daha da artırılmak istenmektedir. Bu bağlamda her iki aygıt içinde; her bir element katkısı için tek bir kalınlıkta beş farklı katkılama oranına sahip örnekler, aygıt olarak hazırlanacaktır. Yapılan ölçümler sonucunda elde edilen en iyi katkı miktarının her bir element için belirlenmesi ile kalınlığa bağlı olarak aygıtların performansları incelenecektir.    


 


Mevcut proje çok disiplini bir arada bulunduran uygulamalı bir araştırma projesidir. Bu kapsamda mevcut proje Fizik doktoralı yürütücü, bir elektronik mühendisi. Dr. araştırmacı,  bir nano-bilim alanında doktorasını tamamlamış araştırmacı ve doktora tez çalışmalarını gaz sensörü ve elektrokromik aygıtlar üzerine proje kapsamında tamamlayacak olan iki bursiyer ile birlikte yürütülecektir. Proje kapsamında yürütülecek olan bilimsel faaliyetlerin katkılanmış nano-duvarlı MoO3’ün ile aygıt performanslarındaki artış sonucu önemli bir patent alma potansiyeli mevcuttur.