Al konsantrasyonunun esnek poliimid film üzerindeki AZO nanoyapılarının yapısal optik ve elektriksel özellikleri üzerindeki etkisi

Bu proje ile, yüzey modifikasyonu gerçekleştirilen poliimid film üzerinde elektrokimyasal birikim yöntemi ile elde edilen PI/AZO nanoyapılarının morfolojik, optik ve elektriksel özelliklerinin alüminyum konsantrasyonuna bağlı olarak nasıl değiştiği incelenmiştir. Örneklerin yüzey özellikleri incelemek için yapılan SEM analiz sonuçları, artan Al konsantrasyonu ile AZO nanoyapılarının altıgen pellet yapıdan altıgen nanoçubuk yapısına değiştiğini göstermiştir. Katkısız ZnO ve AZO filmlerin kristal yapısını analiz etmek için Xışını kırınımı (XRD) metodu kullanılmıştır. XRD analizleri, AZO filmlerin polikristal yapıda, hegzagonal fazda ve tercihli yöneliminin ise (002) olduğunu ve alüminyum katkı miktarının artmasının filmlerin yönelimlerini etkilemediğini göstermiştir. Katkısız ve Al katkılı ZnO'nun kimyasal durumlarını araştırmak için XPS analizi de yapılmıştır. Sonuç olarak örneklerimizin XPS analizleri ile elde edilen kimyasal bağlar, XRD analizlerimizle uyumlu olup yapıda gözlenen fazları ve oluşumlarını desteklemiştir. Örneklerin 200-900 nm dalga boyu aralığında geçirgenlik analizleri yapılmıştır. Geçirgenlik analiz sonuçları incelendiğinde, hazırlanan tüm ZnO:Al ince filmlerinin görünür bölgede yüksek optik geçirgenlik (T>%75) sergilediği görülmektedir. Ayrıca optik bant aralığı, Al katkılama konsantrasyonlarındaki artışa uygun olarak arttığı gözlenmiştir. Örneklerin oda sıcaklığında ve 77 K- 470 K aralığında vakum altında elektriksel özellikleri incelenmiştir. Yapılan elektriksel analizler sonucunda, AZO filmlerin, katkısız ZnO filmlere kıyasla yüksek elektriksel iletkenlik ve gelişmiş elektriksel özellikler gösterdiği bulunmuştur. AZO filmlerinin elektriksel özelliklerinin, vakum ortamında artan sıcaklıkla birlikte daha da geliştiği gözlenmiştir. Örnekler içinde oda sıcaklığında en düşük özdirenç (2.31 x 10-3 ohm.cm) ve tabaka direnç (30.80 ohm/sq) değerlerine sahip olan 7.5 mM Al konsantrasyonunda hazırlanan AZO filmin artan sıcaklıkla birlikte bu değerlerinin sırasıyla 5 x 10-4 ohm.cm ve 6.61 ohm/sq değerlerine düştüğü bulunmuştur. Bu örneğin ayrıca 370 nm ışık altında alınan I-V grafiği de bu dalgaboyuna örneğin tepki verdiğini göstermiştir. Bu sonuçlar sıcaklığın ve UV ışığın AZO filmler üzerinde önemli etkisi olduğunu göstermiştir. Bu sayede, ileride gerçekleştirilecek geniş kapsamlı ileri teknoloji uygulama projeleri için yüksek kalitede ve verimde malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir.

It was investigated with this project how the morphological, optical and electrical properties of PI/AZO nanostructures obtained by electrochemical deposition method on surface modified polyimide film change depending on aluminium concentration. SEM analysis results to examine the surface properties of the samples showed that AZO nanostructures changed from hexagonal pellet structure to hexagonal nanorod structure with increasing Al concentration. Xray diffraction (XRD) method was used to analyses the crystal structure of undoped ZnO and AZO films. XRD analyses showed that AZO films have polycrystalline structure, hexagonal phase, and preferential orientation (002) and that the increase in the concentration of aluminium does not affect the orientation of the films. XPS analysis was also performed to investigate the chemical states of undoped and Al-doped ZnO. As a result, the chemical bonds obtained by XPS analyses of our samples were compatible with our XRD analyses and supported the phases and formations observed in the structure. Transmittance analyses of the samples were made in the wavelength range of 200-900 nm. When the transmittance analysis results are examined, it is seen that all prepared ZnO:Al thin films exhibit high optical transmittance (T>75%) in the visible region. In addition, it was observed that the optical band gap increased in accordance with the increase in Al doping concentrations. The electrical properties of the samples were investigated at room temperature and under vacuum in the range of 77 K-470 K. As a result of the electrical analysis, it was found that AZO films showed high electrical conductivity and improved electrical properties compared to undoped ZnO films. It has been observed that the electrical properties of AZO films are further improved with increasing temperature in the vacuum environment. Among the samples, the AZO film prepared at 7.5 mM Al concentration, which has the lowest resistivity (2.31 x 10-3 ohm.cm) and sheet resistivity (30.80 ohm/sq) values at room temperature, decreased to 5 x 10-4 ohm.cm and 6.61 ohm/sq values, respectively, with increasing temperature. The I-V graph of this sample also taken under 370 nm UV light showed that the sample responds to this wavelength. These results showed that temperature and UV light had a significant effect on AZO films. Thus, high quality and efficient material production was realized for extensive advanced technology application projects to be carried out in the future.