Zn, Ni ve Co katkılı demir oksit ince filmlerinin yapısal, elektriksel ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SEVDA SARITAŞ
Danışman: Muhammet Yıldırım
Özet:Bu tez çalışmasında kimyasal püskürtme (KP) tekniği kullanılarak demir oksit bileşiği ve Zn, Ni, Co metalleri katkılı; ikili, üçlü ve dörtlü demir oksit bileşikleri büyütülmüştür. Fe2O3, ZnxFe3-xO4, NixZn1-xFe2O4 ve CoxZn1-xFe2O4 bileşiklerinin yapısal, optik, elektriksel ve manyetik özellikleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Yapısal analiz için XRD, XPS, Raman, SEM-EDAX ve AFM ölçüm teknikleri; optik özellikleri için soğurma ölçüm tekniği; elektrik ve manyetik özellikleri için Hall ve Titreşen örnek magnetometresi (VSM) ölçüm teknikleri kullanılmıştır. Bu teknikle yapılan büyütmelerde en iyi büyütme şartlarını elde etmek için altlık, altlık sıcaklığı, kullanılacak tuzlar, püskürtme mesafe, çözücünün cinsi, molaritesi ve biriktirme süresi gibi birçok parametre dikkatle seçilmiştir. Büyütülen filmlerin XRD analizinde Fe2O3 filmi tetragonal, ZnxFe3-xO4 filmi ağırlıklı kübik, NixZn1-xFe2O4 ve CoxZn1-xFe2O4 kübik polikristal yapı sergilemiştir. XPS sonuçlarında Fe3+ (Fe2O3) iyonu 2p3\2 711,65 eV; Zn 2+(ZnxFe3-xO4) iyonu 2p3\2 orbitali için 1024,23 eV, Co 2+(CoxZn1-xFe2O4) iyonu 2p3\2 orbitali için 782,66 eV, Ni 2+(NixZn1-xFe 2O4) iyonu 2p 3\2 orbitali için 856,00 eV bağlanma enerjisine sahiptir. Raman analizileri Fe2O3 (217 cm-1, 275 cm-1), ZnxFe3-xO4 (382 cm-1, 483 cm-1), NixZn1-xFe2O4 (462 cm-1, 677 cm-1) ve CoxZn1-xFe2O4 (459 cm-1,612 cm-1) bileşiklerine ait karakteristik Raman değişimi pikleri strenching modunda bulunduğunu göstermektedir. SEM-EDAX analizinde yapıya ait kristal yapısı ve tanecik sınırları belirgin bir şekilde görülmekte olup kristal oluşumu desteklenmektedir. Ayrıca EDAX tekniği ile bileşikteki elementler eksiksiz olarak tespit edilmiştir. AFM sonuçlarında yapılarda yer yer tepeler ve çukurlar mevcut olup kısmen homojendir ayrıca 28 nm-115 nm arasında çizgisel pürüzlülüğe sahiptirler. Optik özellikleri bakıldığında soğurma ölçümlerinde elde edilen yasak bant aralığı değerleri Fe2O3, ZnxFe3-xO4, NixZn1-xFe2O4 ve CoxZn1-xFe2O4 filmleri için sırasıyla 2.16 eV, 2.14 eV, 2,00 eV, 2.10 eV'dur. Elektrik ve manyetik özellikleri karakterize etmede kullanılan Hall ölçülerinde, Fe2O3, ZnxFe3-xO4, NixZn1-xFe2O4 ve CoxZn1-xFe2O4 filmlerine göre sırasıyla p tipi taşıyıcı yoğunluğu değerleri 4.25*1016cm-3, 7,28*1018 cm-3, 1,064*1016 cm-3, 3,80*1015 cm-3şeklindedir. Son olarak VSM ölçümü sonucunda histeresis eğrisinin şiddetine göre küçükten büyüğe doğru sıralayacak olursak NixZn1-xFe2O4, CoxZn1-xFe2O4, Fe2O3, ZnxFe3-xO4 şeklinde yazabiliriz. Mıknatıslanma durumunu göz önüne aldığımızda en sert mıknatıslanma özelliğini ZnxFe3-xO4 filmi olup en yumuşak mıknatıslanma özelliğini gösteren Fe2O3 filmi göstermektedir. Kimyasal püskürtme (KP) tekniği kullanılarak büyütülen filmleri aygıt uygulamaları açısından değerlendirdiğimizde; CoxZn1-xFe2O4 filminin gaz sensörü, NixZn1-xFe2O4 filminin manyetik doğrultucu kontak, Fe2O3 ve ZnxFe3-xO4 filmlerinin de spintronik uygulamalar için uygun olduğunu söyleyebiliriz.