Al, Cu Doped-Undoped TiO2 Thin Film Deposition and The Effect of Doping on Film Properties

Abstract

Bu çalışma kapsamında öncelikle katkısız TiO2 filmler daldırarak kaplama yöntemi ile üretildi. Optimum katkılı ve katkısız ince film biriktirme parametreleri yapılan ön denemeler ve daha önceki çalışmalar derlenerek; daldırma tekrar sayısı 8 kat, daldırma süresi 90sn, süreç arası kuruma sıcaklığı 110 °C, süresi 150 sn, tavlama sıcaklığı 500 °C ve süresi 2 saat olarak belirlendi. Daha sonra farklı fiziksel özelliklere sahip Al ve Cu metalleri ile katkılanarak, katkılamanın TiO2 ince filmlerin yüzeysel, yapısal ve optik özellikler üzerine etkileri incelendi. Katkılama oranları değiştirilerek (%1, %3, %5) katkılama ile TiO2 ince filmlerin fiziksel özelliklerindeki değişimler belirlendi. SEM görüntülüleri incelendiğinde; cam altlıklar yüzeylerine TiO2 ince filmler homojen olarak biriktirildiği ve Al katkılamanın TiO2 film katmanlarındaki tanecik boyutunu küçülttüğü, Cu katkılamanın ise tanecik boyutunu büyüttüğü tespit edildi. XRD analiz spektrumu verileri ile hesaplamalar sonucunda tanecik boyutundaki değişimlerin SEM görüntülerine uyumlu olduğu görüldü. Katkısız TiO2 ince filmler için Anataz fazında TiO2'nin bilinen net tepe noktaları, Al ve Cu katkısından kaynaklanan pikler XRD spektrumunda tespit edilerek ince film biriktirme işlemlerinin başarıyla yapıldığı belirlendi. Optik özellikler incelendiğinde yasak enerji aralığı TiO2 ince film için 3,21eV olarak hesaplandı. Al katkılama ile TiO2 ince filmlerin yasak enerji aralığının arttığı ve Cu katkılama ile yasak enerji aralığının azaldığı tespit edildi.