Nb2O5 ince filmlerin sol-jel kaplama yöntemi ile farklı kalınlıklarda üretimi ve H2 sensörü uygulamaları

Abstract

Bu tezde, Nb2O5 ince filmleri n-tipi Si ve cam alttaşlar üzerine sol-jel döndürerek kaplama tekniği ile katman sayıları (film kalınlıkları) değiştirilerek biriktirildi. 1 katmanlı ince filme SG43, 2 katmanlı filme SG44 ve 3 katmanlıya ise SG45 ismi verildi. SG43, SG44 ve SG45 kodlu numunelerin; yapısal, morfolojik ve optik özellikleri sırasıyla XRD, SIMS, AFM ve UV-Vis spektrometresi kullanılarak belirlendi. Nb2O5 ince filmlerin amorf yapıya sahip olduğu ve film/hava ve film/alt tabaka arayüzeyleri üzerindeki ışığın girişimi nedeniyle geçirgenlik spektrumlarının görünür bölge aralığında değişime uğradığı gözlendi. Filmlerin optik bant aralığı, katman sayısı arttıkça 3.76 eV'dan 3.62 eV 'ye daraldı. SG43, SG44 ve SG45 kodlu numuneler için kalınlıklar sırasıyla 68 nm, 104 nm ve 176 nm olarak belirlendi. Üretilen SG43, SG44 ve SG45 kodlu numunelerin yüzeylerine Aerosol Jet 5X Baskı Sistemi ile 2 mm çaplı Ag dairesel interdijital elektrotlar geliştirildi ve elde edilen H2 gaz sensörlerine SG43-S, SG44-S ve SG45-S isimleri verildi. Geliştirilen sensörlerin H2 gazına duyarlılığı oda sıcaklığında ve 30 sccm, 60 sccm ve 90 sccm altında ölçüldü. Nb2O5 tabanlı gaz sensörlerinin H2 gazına duyarlılığı, tepki ve iyileşme süresi gibi sensör parametreleri değerlendirildi. Yapılan deneysel araştırmaların sonucunda; üretilen 1, 2 ve 3 katmanlı Nb2O5 tabanlı gaz sensörlerinin oda sıcaklığında H2 gaz algılamada başarılı birer sensör olduğu gösterildi.

In this thesis, Nb2O5 thin films were deposited on n-type Si and glass substrates by changing the number of layers (film thickness) by sol-gel rotating coating technique. The produced Nb2O5 thin films; Structural, morphological and optical properties were determined using XRD, SIMS, AFM and UV-Vis spectrometry, respectively. It was observed that Nb2O5 thin films have amorphous structure and their transmittance spectra change in the visible region range due to the interference of light on the film/air and film/substrate interfaces. The optical band gap of the films narrowed from 3.76 eV to 3.62 eV as the number of layers increased. The thicknesses for SG43, SG44 and SG45 thin films were determined as 68 nm, 104 nm and 176 nm, respectively. Silver (Ag) circular interdigital electrodes with a diameter of 2 mm were developed with the Aerosol Jet 5X Printing System for the SG43, SG44 and SG45 samples produced, and the resulting H2 gas sensors were named SG43-S, SG44-S and SG45-S.The sensitivity of the developed sensors to Hydrogen (H2) gas was measured at roomtemperature and under 30 sccm, 60 sccm and 90 sccm. Sensor parameters such as sensitivityto H2 gas, response and recovery time of Nb2O5 based H2 gas sensors were evaluated. As aresult of experimental research; It has been shown that the 1, 2 and 3-layer Nb2O5-basedsensors produced are successful sensors in H2 detection at room temperature.