Saçtırma ile büyütülmüş 2B dikey MoSe₂ yapıların enerji depolama özelliklerinin incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HALİL İBRAHİM TEBER
Danışman: Merve Acar
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Bu çalışmada, iki boyutlu (2B) malzemelerden olan MoSe2 malzemesi kullanılmıştır. Nano duvar yapılı MoSe2 filmi farklı büyütme sürelerinde büyütülerek nano duvar yapısının süperkapasitör elektrot malzemesi üzerindeki davranışı gözlemlenmek amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda MoSe2 filmi, magnetron saçtırma yöntemi kullanılarak yüksek kalitede büyütülmüştür. Farklı kalınlıklarda büyütülen MoSe2'nin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu yapılmıştır. Ayrıca üretilen süperkapasitörün performansının değerlendirilmesi, kapasite ve şarj/deşarj ömürleri gibi özellikleri incelenmesi amaçlanmıştır. Yöntem: 2B'li MoSe2 TMDC (geçiş metali dikalkojenitleri) malzemesi RF magnetron saçtırma (Radyo Frekans Magnetron Saçtırtma) yöntemi kullanılarak tek bir adımda farklı kalınlıklarda büyütülmüştür. Büyütülen bu malzemenin süperkapasitör aygıt fabrikasyonuna uygun olup olmadığının değerlendirilmesi hususunda yapısal ve morfolojik analizleri için SEM, XPS, XRD, BET ve Raman yöntemleri kullanılmıştır. Elektrokimyasal davranışı için CV, GCD ve EIS analizleri yapılmıştır. Bulgular: Yapılan çalışmalarda 2, 5, 9 ve 10 dakika süresince nikel köpük üzerine büyütülen MoSe2 filmlerinin kapasite ve döngü kararlılıkları incelenmiştir. Bu incele sonucunda 2, 5, 9 ve 10 dakikalık numunelerde 3 mA/cm2 akım yoğunluğunda sırası ile 172, 140.90, 429.50 ve 252 mF/cm2 özgül kapasite elde edilmiştir. Burada en iyi performansı 9 dakikalık numune vermiştir. 9 dakikalık numunenin morfolojik analizlerine bakıldığında en düzgün nano duvar yapısını verdiği görülmüştür. 10 dakikalık numunenin büyütmenin olumsuzluklarından etkilenmeye başladığı ve nano duvar yapısının kıvrılarak aktif yüzey alanını azaltmaya başladığı ve bu sebepten dolayı kapasitesinin düştüğü gözlemlenmiştir. 9 dakikalık numune için kararlılık testi yapılmış ve 5000 döngü sonunda bile %97,43 kapasite korunumu gösterdiği bulunmuştur. Sonuçlar: Elde edilen buldular ışığında büyütme süresinin malzemenin nano yapısını doğrudan etkilediği ve bu etki süperkapasitörün davranışını doğrudan etkilediği bulunmuştur. Düşük büyütme sürelerinde kristal yapının tam oluşmaması ve nano duvarların tam oluşmaması kapasite üzerinde olumsuz bir etki oluşturmaktadır. Büyütme süresinin optimum süre üzerine çıkması ile birlikte nano duvar yapılarının kıvrılarak iç içe geçmesi ve aktif yüzey alanının azalmasına neden olmakta ve bu da kapasiteyi düşürmektedir. Optimum sürede büyütülen filmin nano duvar yapıları, daha fazla aktif yüzey alanı sağladığı için iyonların tutunabileceği daha fazla alan oluşmaktadır. 10 dakikalık büyütmede kapasitenin düşmesi ve nano duvar yapısının karmaşıklaşması sebebi ile optimum büyütme süresini 9 dakika olarak belirlenmiştir.