Oksit yarıiletken tabanlı optik gaz sensörlerinin geliştirilmesi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Ömer Çoban

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Sebahattin TÜZEMEN

Özet:

Bu çalışmada RF Magnetron Sputtering (RF saçtırma) tekniği ile ZnO, NiO ve WO3 oksit yarıiletkenler cam altlık üzerine üretilmiştir. Üretilen yarıiletkenlerin yapısal ve optik karakterizasyonları XRD, Raman, SEM ve optik soğurma ölçümleri ile tamamlanmıştır. Bu yarıiletkenlerin Hidrojen gazına optik olarak verdiği tepkiyi incelemek için bu tez sürecinde optik gaz sensörü test sistemi hazırlanmış ve programlanmıştır. ZnO, NiO ve WO3 Oksit yarıiletkenleri yaklaşık olarak 10 nm paladyum ve platin kaplanmıştır. Hem kaplamalı hem de kaplamasız durumda hidrojen gazına bağlı olarak optik soğurma değişimleri incelenmiştir. Bu değişimlerin 450 nm – 850 nm dalga boyları arasında meydana geldiği gözlemlenmiştir. NiO yarı iletkeninde soğurma, bu dalgaboyları arasında azalırken ZnO ve WO3 yarı iletkeninde soğurma artmıştır. Kaplamasız durumda sadece NiO hidrojen gazına optik olarak bir tepki vermiştir. Paladyum kaplı yarı iletkenlerden Pd/NiO sensörü 300 °C sabit sıcaklıkta 40.000 ppm H2 gazı için en iyi tepki süresi (70 s) ve yenilenme süresine (206 s) sahipken Pd/WO3 sensörü en iyi tepkiyi (%340) vermiştir. Paladyum kaplama sensörlerde tepkinin artmasına neden olurken platin kaplama sensörlerden sadece Pt/WO3 sensörünün daha düşük sıcaklıklarda (40 oC) hidrojen gazına tepki vermesine neden olmuştur. Pd/NiO sensörünün 300 °C'deki minimum hidrojen algılama seviyesi 200 ppm olurken Pd/ZnO ve Pd/WO3 sensörü için bu değer sırasıyla 10000 ppm ve 500 ppm olmuştur.