Anilin ve anilin içerikli kopolimer ince filmlerin plazma yöntemiyle üretilmesi ve karakterizasyonları

Abstract

Bu tez kapsamında çift deşarj plazma tekniği kullanılarak anilin ve anilin içerikli kopolimer ince filmler elde edildi. Kuartz camlar üzerinde ince filmler üretmek üzere kullanılan anilin monomerine oda sıcaklığında, herhangi bir çözücü ilave edilmeden, 1.5 kV DC voltaj, 19 kV darbeli voltajda ve 0,5 mbar basınç altında plazma polimerizasyonu uygulandı. Oluşturulan PANİ ince filmlere iyod katkılanarak elektriksel iletkenlikleri arttırıldı. Kopolimer ince filmler, anilin+tiyofen (AN+TH) ve anilin+pirol (AN+PY) monomerleri kullanarak oluşturuldu.Üretilen ince filmlerin yapısal özellikleri hakkında bilgi edinmek için FTIR, optiksel özelliklerini belirlemek için UV-Vis, elemental bileşimi için XPS spektroskopilerinden, yüzey geometrisi ve morfolojisi için SEM elektron mikroskobundan yararlanıldı.Çift deşarj plazma tekniği kullanılarak elde edilen ince filmler diğer polimerizasyon yöntemleriyle oluşturulan ince filmlerden kimyasal yapısı açısından farklılıklar gösterdi. Plazma polimerizasyonu ile anilin monomerinin parçalanması sonucu, oluşan ince filmlerde, anilin yapısı ve alifatik yapıların da (CH2 ve CH3) oluştuğu FTIR spektroskopisi analiz sonuçlarından görüldü. PANİ ince filmlerin enerji band boşlukları 3.5 - 3.8 eV arasında değerler alırken, bu ince filmlerin iyod ile katkılanması sonucu bu değerler 2.7 - 2.2 eV arasında elde edildi. Anilin içerikli kopolimer ince filmlerin herhangi bir katkılama olmadan hesaplanan enerji band boşlukları 3.1 ile 2.1 eV arasındadır. Bu durum oluşturulan kopolimer ve iyod katkılı PANİ ince filmlerin yarı-iletken özellik kazandığını göstermektedir. Ayrıca deney sisteminde üç farklı bölgeye yerleştirilen kuartz camlar üzerinde üretilen ince filmlerde bölgelere etki eden farklı plazma enerjisinin ve parçacık yoğunluğundan dolayı da farklılıklar meydana gelmiştir.Anahtar sözcükler: Plazma polimerizasyonu, Çift desarj plazma metodu, Polianilin ince filmler, Kopolimer

At the scope of this thesis aniline and aniline-containing copolymer thin films were obtained using the technique of double-discharge plasma. Aniline monomer used to produce thin films on quartz glass at room temperature, without addition of any solvent, at 1.5 kV DC voltage, 19 kV pulsed voltage and under 0.5 mbar pressure the plasma polymerization was applied. The optical energy band gap values of the fabricated PANI thin films was decreased with iodine doping. The copolymer thin films were obtained by employing aniline+thiophene and aniline+pyrrole monomers.The FTIR spectroscopy was used to investigate the structural properties, the UV-Vis spectroscopy was employed to determine the optical properties, the XPS spectroscopy was used to determine the elemental composition, and SEM was used to study the morphology of the produced thin films.The chemical structure of the thin films which is synthesized by using double-discharge plasma technique are differ from that of the one produced by other methods. The FTIR results revealed that the fragmentation occured during plasma polymerization process, besides the aniline structure an aliphatic structures also observed such as methyl, and methylene (CH2, CH3). The energy band gap values of PANI thin films measeured as in between 3.5 - 3.8 eV, and the iodine doped one are in between 2.7 - 2.2 eV. The obtained energy band gaps of the as-grown aniline-containing copolymer thin films are between 3.1 to 2.1 eV. The aniline-containing copolymers and the iodine doped thin films are showed semi-conductive characteristic. In addition, the produced thin films on quartz substrates placed in three different regions in the experimental system, exhibit differences due to variation of the plasma energy and particle density.Key Words: Plasma polymerization, Double discharge plasma technique, PANI thin films, copolymers