Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorDUYAR COŞKUN, Özlem
dc.contributor.authorATAK, Gamze
dc.date.accessioned2017-06-21T11:02:48Z
dc.date.available2017-06-21T11:02:48Z
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-06-12
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/3579
dc.description.abstractElectrochromism is the fundamental mechanism by which the optical properties of the material change in a reversible manner with the electrical voltage applied on the electrochromic material. Color, optical transmittance, reflectance, and absorbance of the electrochromic material change. Variation in optical properties emerge visually as color change. Electrochromic (EC) coatings / devices such as screen, glass, and mirror, which have basic usage areas, have just started to be seen in our daily lives. Particularly in today's world, where efficient use of existing energy sources is a major concern, smart glasses come to the forefront for effective use of the solar radiation, in other words, to ensure energy saving. Problems related with the stability and lifetime of the electrochromic devices currently in use speed up the research in this area. Non-homogeneous coloration/bleaching on large surfaces requires further research. Adjustment of the user-controlled switching period is also another problem. Although the coloration mechanism of the metal oxide electrochromic materials has been studied since the 1980s has still not been fully understood. In particular, the coloration / bleaching processes of NiO thin films which are one of the most studied anodic electrochromic materials, need to be optimized depend on the film deposition and post-deposition parameters. In this study, the optimization of the deposition parameters of the NiO thin films deposited by RF magnetron sputtering was done. Optical, electrochromic and structural properties of NiO thin films were investigated in detail. Effects of deposition parameters such as working pressure, RF power, substrate temperature, argon gas pressure and partial pressure of oxygen and hydrogen in argon were studied. Influence of different electrolyte solutions, solution molarity, scanning rate, and number of cycles on the electrochromic properties of these films was investigated. XPS and XRD measurements were performed for the colored and bleached state of the NiO thin films exhibited large optical modulation and high coloration to understand the coloration and bleaching processes in the films. Then, custom design electrochromic devices (ECD) with different configurations were fabricated using the NiO film as an anodic layer developed on this study. The ECDs were fabricated in a laminated and an all-solid state structures. All thin films employed in the ECDs were also deposited using RF magnetron sputtering technique. ITO and WO3 thin films were used as transparent conductive layer and cathodic layer, respectively in the devices. The wet and dry lithiation processes were studied in detail with the aim of fabricating ECDs for the commercial applications in this study. Propionic acid, potassium chlorate, lithium perchlorate solutions dissolved in propylene carbonate were selected as ion-conducting layer for the laminated ECDs. For the all-solid-state devices, oxide thin films such as ZrO2, Ta2O5 and LiNbO3 were used as ion-conducting layer. The electrochromic performance of these devices were investigated.tr_TR
dc.description.tableofcontentsÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜR v İÇİNDEKİLER vi ŞEKİLLER DİZİNİ ix ÇİZELGELER DİZİNİ xxiii SİMGELER VE KISALTMALAR xxix 1. GİRİŞ 1 1.1. Elektrokromizmin Tarihçesi 7 1.2. EC Aygıt Katmanları ve Aygıt Konfigürasyonları 9 1.2.1. Alttaş 11 1.2.2. Şeffaf-Elektriksel Olarak İletken Katman 12 1.2.3. Elektrokromik Katman 12 1.2.4. Elektrolit 14 1.3. EC AYGITIN ÇALIŞMA İLKESİ VE EC PARAMETRELERİ 14 1.3.1. Elektrokromik Aygıtın Çalışma İlkesi 14 1.3.2. Elektrokromik Parametreler 15 1.4. ELEKTROKROMİK MALZEMELERDE ELEKTRONİK VE İYONİK İLETİM MEKANİZMASI 17 1.5. ELEKTROKROMİK MALZEMELERDE SOĞURMA MEKANİZMASI 19 1.6. ÇALIŞMANIN AMACI 20 2. İNCE FİLM HAZIRLAMA VE KARAKTERİZASYON TEKNİKLERİ 22 2.1. İnce Film Hazırlama 22 2.1.1. DC Diyot Kopartma Yöntemi 24 2.1.2. RF Diyot Kopartma Yöntemi 24 2.2. İnce Film Karakterizasyonu 28 2.2.1. Optik Karakterizasyon 28 2.3. Yapısal Karakterizasyon 38 2.3.1. X-Işını Kırınımı (XRD) 38 2.3.2. X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) 39 2.3.3. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) 40 2.4. Elektrokimyasal Karakterizasyon 41 2.4.1. Çevrimsel (dönüşümlü) Voltametri (CV) 44 2.4.2. Kronoamperometri (CA) 46 2.4.3. Kronokulometri (CC) 47 2.4.4. Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EİS) 48 3. İNDİYUM KALAY OKSİT İNCE FİLMLER 51 3.1. Alttaş Sıcaklığının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 53 3.2. Çalışma Basıncının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 57 3.3. RF Gücünün Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 61 4. NİKEL OKSİT İNCE FİLMLER 67 4.1. Nikel Oksitin Renklenme Mekanizması 70 4.2. NiO İnce Filmlerin Büyütülmesi ve Karakterizasyonu 75 4.2.1. RF Gücünün NiO İnce Filmlerin Özellikleri Üzerindeki Etkisi 76 4.2.2. Argon Çalışma Basıncının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 80 4.2.3. Alttaş Sıcaklığının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 86 4.2.4. Tavlama Sıcaklığının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 95 4.2.5. Film Kalınlığının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 105 4.2.6. O2 Kısmi Basıncının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 110 4.2.7. H2 Kısmi Basıncının Film Özellikleri Üzerindeki Etkisi 116 4.2.8. Tarama Hızının Filmlerin Elektrokromik Özellikleri Üzerindeki Etkisi 125 4.2.9. Çevrim Sayısının Filmlerin Elektrokromik Özellikleri Üzerindeki Etkisi 131 4.2.10. NiO İnce Filmlerin XPS Ölçüm Sonuçları 138 4.2.11. NiO İnce Filmlerin XRD Ölçüm Sonuçları 154 4.2.12. NiO İnce Filmlerde Hafıza Etkisi 156 5. İYON İLETKEN KATMAN ÇALIŞMALARI 157 5.1. Ziryonyum Dioksit (ZrO2) İnce Filmler 159 5.2. Tantal Oksit (Ta2O5) İnce Filmler 171 5.3. Lityum Niobat (LiNbO3) İnce Filmler 180 6. TUNGSTEN OKSİT (WO3) İNCE FİLMLER 196 6.1. WO3 İnce Filmlerin Optik ve Elektrokromik Özellikleri 198 6.2. WO3 İnce Filmlerde Kuru Lityumlama Süreci 201 7. ELEKTROKROMİK AYGIT ÜRETİMİ ve KARAKTERİZASYONU 207 7.1. Sıvı Elektrolit Kullanılarak Hazırlanan Elektrokromik Aygıtların Optik ve Elektrokromik Özellikleri 213 7.2. Tamamen Katı Hal Elektrokromik Aygıtların Fabrikasyonu ve Optik, Elektrokromik Özelliklerinin İncelenmesi 225 7.2.1. İyon İletken Katman Olarak LiNbO3 İnce Filminin Kullanıldığı EC Aygıtların Fabrikasyonu ile Optik ve Elektrokromik Özelliklerinin İncelenmesi 226 7.2.2. İyon İletken Katman Olarak Ta2O5 İnce Filmi Kullanıldığı EC Aygıtların Fabrikasyonu ile Optik ve Elektrokromik Özelliklerinin İncelenmesi 232 7.2.3. İyon İletken Katman Olarak ZrO2 İnce Filmlerinin Kullanıldığı Aygıtların Fabrikasyonu, Optik ve Elektrokromik Özelliklerinin İncelenmesi 240 8. SONUÇ VE TARTIŞMA 250 KAYNAKLAR 258 ÖZGEÇMİŞ 284tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/restrictedAccesstr_TR
dc.subjectResearch Subject Categories::NATURAL SCIENCES::Physics::Condensed matter physics::Surfaces and interfacestr_TR
dc.titleNiO İNCE FİLM BAZLI ELEKTROKROMiK KAPLAMA/CiHAZ TASARIMI, HAZIRLANMASI VE KARAKTERiZASYONUtr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetElektrokromizm temelde, elektrokromik malzeme üzerine uygulanan elektriksel gerilim ile tersinir olarak malzemenin optik özelliklerinin değişmesi mekanizmasıdır. Malzemenin rengi, optik geçirgenliği, yansıtması ve soğurganlığı gibi özellikleri değişmektedir. Optik özelliklerinin değişmesi görsel olarak kendini renk değişimi ile göstermektedir. Ekran, cam, ayna gibi temel kullanım alanı olan elektrokromik (EC) kaplamalar/aygıtlar günlük hayatımızda yerini almaya başlamıştır. Özellikle mevcut enerji kaynaklarının verimli kullanımının önemli olduğu günümüz şartlarında, güneş ışınımının etkin kullanımı bir başka deyişle enerji tasarrufunun sağlanmasında akıllı camlar ön plana çıkmaktadır. Mevcut kullanımda olan elektrokromik aygıtların kararlılık ve yaşam ömürleri ile ilgili sorunlar bu konuda araştırmaların hız kazanmasını sağlamaktadır. Geniş yüzeylerde renklenmenin/şeffaflaşmanın homojen olmayışı da çalışmaların bu alanda yapılmasını gerektirmektedir. 1980’li yıllardan bu yana çalışılan metal oksit elektrokromik malzemelerde halen renklenme mekanizması tam olarak anlaşılmamıştır. Kullanıcı kontrollü olarak anahtarlama süresinin ayarlanması da bir başka sorundur. Özellikle en çok çalışılan anodik elektrokromik malzemelerin başında gelen NiO ince filmlerde renklenme/şeffaflaşma sürecinin film büyütme parametrelerine göre optimize edilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada RF magnetron kopartma yöntemi ile hazırlanan ince filmlerin büyütme koşullarına bağlı olarak optimizasyonu yapılmıştır. Aygıt üretimi için kullanılacak NiO ince filmlerin optik, elektrokimyasal, yapısal özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu amaçla farklı alttaş sıcaklıklarında, farklı kalınlıklarda, farklı argon kısmi basınçlarında, farklı RF kopartma güçlerinde, farklı oksijen ve hidrojen kısmi basınçlarında ve tavlama sıcaklıklarında NiO ince filmler hazırlanmıştır. Filmlerin elektrokromik özellikleri üzerinde çözelti molaritesinin, tarama hızının, çevrim sayısının etkisi incelenmiştir. Yüksek renklenme verimi ve optik modülasyon değerine sahip NiO ince filmlerde renklenme ve şeffaflaşma süreçlerinin anlaşılabilmesi için renkli ve şeffaf hallerde XPS ve XRD ölçümleri yapılmıştır. Tezin sonraki aşamasında, yüksek renklenme verimi ve optik modülasyona sahip NiO ince filmlerin kullanıldığı lamine ve tamamen katı hal ince film yapısında EC aygıt tasarlanarak, fabrikasyonları ve karakterizasyonları yapılmıştır. Bu amaçla aygıtlar içinde kullanılacak diğer katmanların da optik ve elektrokromik özellikleri incelenmiştir. Bu çalışmada NiO anodik elektrokromik katman olarak farklı konfigürasyonlara sahip özel tasarım elektrokromik aygıtların (ECD) fabrikasyonu yapılmıştır. ECD'ler lamine ve tamamen katı bir yapıda üretilmiştir. Aygıtlarda kullanılan tüm ince filmler RF magnetron kopartma tekniği kullanılarak büyütülmüştür. Aygıtlarda ITO ve WO3 ince filmleri sırasıyla şeffaf iletken katman ve katodik katman olarak kullanılmıştır. Islak ve kuru lityumlama süreçleri ticari uygulamalar için üretimi yapılacak EC aygıtlar için ayrıntılı olarak incelenmiştir. Propilen karbonat içinde çözünmüş lityum perklorat, propionik asit, potasyum klorat çözeltileri lamine ECD'ler için iyon iletken katman olarak seçilmiştir. Tamamen katı hal aygıtlar için, iyon iletken katman olarak ZrO2, Ta2O5 ve LiNbO3 gibi oksit ince filmler kullanılmıştır. Bu aygıtların elektrokromik performansı araştırılmıştır.tr_TR
dc.contributor.departmentFizik Mühendisliğitr_TR
dc.contributor.authorID112370tr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster