Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorDuyar Coşkun , Özlem
dc.contributor.authorBabayiğit Cinali, Meltem
dc.date.accessioned2019-10-11T10:22:33Z
dc.date.issued2019
dc.date.submitted2019-09-16
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/9199
dc.description.abstractMore than 40% of the energy produced in many countries is being used for the heating and cooling of buildings. Reduction of the energy consumption in the buildings is possible by controlling the transmission and reflection of infrared radiation from the window glasses. The purpose of using low emissivity coating, which is one of the energy-efficient glass coatings, is to reduce the heat transfer between the indoor and outside environments. In this thesis, low emissivity coatings having dielectric/metal/dielectric (D/M/D) confiquration were designed and prepared. Titanium nitride (TiNx) or silver (Ag) thin films prepared at different growth conditions were used as the metalic/metal layer, while diamond-like carbon (DLC) or aluminum-doped zinc oxide (AZO) thin films were used as the dielectric layer of low emissivity coatings. The TiNx and DLC thin films were grown on glass subtrates by using DC magnetron sputtering technique, while the Ag and AZO thin films were grown using RF magnetron sputtering technique, The optical and structural characterization of the films were performed. The effects of growth conditions on the optical properties, bonding properties, microstructure, phase components and infrared emissivity of the films were investigated by UV–VIS–NIR spectrophotometery, XPS, Raman spectroscopy, SEM, AFM, XRD and FTIR measurements. The variation of optical constants with wavelength, sheet resistances and thicknesses of the TiNx, Ag, DLC and AZO thin films were determined by simultaneous fitting of the measured optical transmission and reflection spectra (for both s and p polarized light) to appropriate theoretical optical models, The film thicknesses and sheet resistances obtained by this method were verified, respectively, with profilometry and standard four point probe techniques. The effects of film growth conditions on the infrared optical reflectivity of AZO thin films were investigated in detail. Optimum growth conditions were specified for the films to be used in the low emissivity coatings as the metal and dielectric layers, and those films were deposited on glass substrates in D/M/D configuration to produce low emissivity coatings with different metal (TiNx or Ag) and dielectric (DLC or AZO) layers. The low emissivity performances of these coatings (high visible light transmision and low infrared emisivity) were compared to each other and to that of low emissivity coatings available in the literature. In this study, the smallest value of emissivity (ϵ=0.027) was obtained for the low emissivity coating of AZO/Ag/AZO configuration. This coating has an optical reflectivity of approximately 97% in the long-wavelength thermal radiation region and an average optical transmittance of approximately 75% in the visible region. Due to these properties, this coating could be used in the window glasses of energy-efficient buildings.tr_TR
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER ÖZET i ABSTRACT İİİ TEŞEKKÜR V İÇİNDEKİLER Vİ ŞEKİLLER DİZİNİ X ÇİZELGELER DİZİNİ XX SİMGELER VE KISALTMALAR XXİİ 1. GİRİŞ 1 2. GENEL BİLGİLER 7 2.1. Düşük Yayıcı Kaplamalar 7 2.1.1. Güneş Enerji Spektrumu ve Isıl Radyasyon 7 2.1.2. İdeal Camın Spektral Özellikleri 8 2.1.3. Düşük Yayıcı Kaplamaların Kullanım Amacı 10 2.1.4. Yayma Oranı 10 2.1.5. Düşük Yayıcı Kaplama Çeşitleri ve Hazırlama Yöntemleri 13 2.1.5.1. Aşırı-Katkılanmış Geniş Yasak Enerji Aralıklı Yarıiletkenler (Sert Kaplamalar) 14 2.1.5.2. Metal-Bazlı Çok-Katmanlı Kaplamalar (Yumuşak Kaplamalar) 15 2.2. Elektriksel İletkenlik ve Yayma Oranı 17 2.3. Metal-Bazlı Düşük Yayıcı Kaplamaların Metal Katmanı Olarak Kullanılan İnce Filmler 27 2.3.1. Gümüş İnce Filmler 27 2.3.1.1. Yarı-Sürekli Metal Filmler 29 2.3.1.1.1. Metal İnce Filmlerin Büyüme Mekanizması 30 2.3.1.2. Gümüş İnce Filmlerin Optik Özellikleri 32 2.3.2. Titanyum Nitrür İnce Fimler 37 2.3.2.1. Titanyum Nitrür’ün Temel Özellikleri 37 2.3.2.2. Titanyum Nitrür İnce Filmlerin Optik Özellikleri 39 2.4. Metal-Bazlı Düşük Yayıcı Kaplamaların Dielektrik Katmanı Olarak Kullanılan İnce Filmler 43 2.4.1. Elmas-Benzeri Karbon (DLC) İnce Filmler 43 2.4.1.1. Karbon: Yapısı ve Allotropları 43 2.4.1.2. Amorf Karbon 46 2.4.2. Alüminyum-Katkılı Çinko Oksit (AZO) İnce Filmler 49 2.4.2.1. Alüminyum-katkılı Çinko Oksit İnce Filmlerin Optik Özellikleri 50 3. DENEYSEL YÖNTEMLER 53 3.1. Film Hazırlama Yöntemleri 53 3.1.1. Doğru Akım Kopartma Yöntemi 55 3.1.2. Radyo Frekans Kopartma Yöntemi 56 3.1.3. Magnetron Kopartma Yöntemi 56 3.2. TiNx İnce Filmlerin Hazırlanması 58 3.2.1. Farklı Plazma Güçlerinde Hazırlanan TiNx İnce Filmler 58 3.2.2. Farklı Büyütme Sürelerinde Hazırlanan TiNx İnce Filmler 59 3.3. Gümüş İnce Filmlerin Hazırlanması 60 3.3.1. Farklı Plazma Güçlerinde Hazırlanan Gümüş İnce Filmler 60 3.3.2. Farklı Büyütme Sürelerinde Hazırlanan Gümüş İnce Filmler 61 3.4. DLC İnce Filmlerin Hazırlanması 62 3.5. AZO İnce Filmlerin Hazırlanması 65 3.5.1. Farklı Çalışma Basınçlarında Hazırlanan AZO İnce Filmler 65 3.5.2. Farklı Plazma Güçlerinde Hazırlanan AZO İnce Filmler 66 3.5.3. Farklı Büyütme Sürelerinde Hazırlanan AZO İnce Filmler 67 3.6. Düşük Yayıcı Kaplamaların Hazırlanması 67 3.7. İnce Film Örneklerin Karakterizasyonu İçin Kullanılan Deneysel Yöntemler ………………………………………………………………………………69 3.7.1. Optik Geçirgenlik ve Yansıtma Ölçme Sistemi 69 3.7.2. X-ışını Kırınımı 70 3.7.3. X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi 71 3.7.4. Atomik Kuvvet Mikroskobu 72 3.7.5. Raman Spektroskopisi 74 3.7.6. Taramalı Elektron Mikroskobu 75 3.7.7. Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi 77 3.7.8. Profilometre 78 3.7.9. Dört Nokta Kontak Yöntemiyle Tabaka Direnci Ölçümü 78 3.7.10. Sertlik Ölçümleri 79 3.8. Deneysel Veriler ile Teorik Modellerin Karşılaştırılması (Code Programı ile Benzetişim) 80 4. DENEYSEL VERİLER, SONUÇLAR VE TARTIŞMA 82 4.1. TiNx İnce Filmlerin Karakterizasyonu 82 4.1.1. TiNx İnce Filmlerin Optik Özellikleri 82 4.1.2. TiNx İnce Filmlerin Kristal Özelliği 91 4.1.3. TiNx İnce Filmlerin Mikroyapısı 96 4.1.4. TiNx İnce Filmlerde Elementlerin Bağlanma Durumları 98 4.1.5. TiNx İnce Filmlerin Elektriksel Özellikleri 102 4.1.6. TiNx İnce Filmlerin Kızılötesi Yayma Oranları 108 4.2. Gümüş İnce Filmlerin Karakterizasyonu 112 4.2.1. Gümüş İnce Filmlerin Optik Özellikleri 112 4.2.2. Gümüş İnce Filmlerin Kristal Özelliği 120 4.2.3. Gümüş İnce Filmlerin Mikroyapısı 122 4.2.4. Gümüş İnce Filmlerin Elektriksel Özellikleri 123 4.2.5. Gümüş İnce Filmlerin Kızılötesi Yayma Oranları 126 4.3. DLC İnce Filmlerin Karakterizasyonu 130 4.3.1. DLC İnce Filmlerin Sertlik Ölçümleri 130 4.3.2. DLC İnce Filmlerin Raman Ölçümlerinin Değerlendirilmesi 130 4.3.2.1. Üçlü-Basamak Modeli 133 4.3.2.2. Hidrojenlenmiş Amorf Karbonun Raman Analizi 136 4.3.3. DLC İnce Filmlerin Optik Özellikleri 140 4.4. AZO İnce Filmlerin Karakterizasyonu 142 4.4.1. AZO İnce Filmlerin Optik Özellikleri 142 4.4.2. AZO İnce Filmlerin Özdirençleri 145 4.4.3. AZO İnce Filmlerin Kızılötesi Dalgaboyu Aralığında Optik Yansıtması ………………………………………………………………………..147 4.5. Düşük Yayıcı Kaplama Üretimi ve Karakterizasyonu 151 4.5.1. TiNx-Bazlı Düşük Yayıcı Kaplamalar 151 4.5.1.1. DLC/TiNx/DLC Düşük Yayıcı Kaplamalar 151 4.5.1.2. AZO/TiNx/AZO Düşük Yayıcı Kaplamalar 155 4.5.2. Gümüş-Bazlı Düşük Yayıcı Kaplamalar 157 4.5.2.1. DLC/Ag/DLC Düşük Yayıcı Kaplamalar 158 4.5.2.2. AZO/Ag/AZO Düşük Yayıcı Kaplamalar 160 5. GENEL SONUÇLAR 166 KAYNAKLAR 171 EKLER 181 ÖZGEÇMİŞ 182tr_TR
dc.language.isoturtr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectTiNxtr_TR
dc.subjectAgtr_TR
dc.subjectDLCtr_TR
dc.subjectAZO ince filmlertr_TR
dc.subjectMagnetron kopartmatr_TR
dc.subjectDüşük yayıcı kaplamatr_TR
dc.subjectYayma oranıtr_TR
dc.titleDüşük Yayıcı Kaplama Tasarımı, Hazırlanması ve Karakterizasyonutr_TR
dc.title.alternativeDesign, Preparation And Characterization Of Low Emissivity Coatingtr_eng
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesistr_TR
dc.description.ozetBirçok ülkede üretilen enerjinin % 40’ından fazlası binaların ısıtılması ve soğutulması için harcanmaktadır. Binalarda enerji tüketiminin azaltılması pencere camlarının kızılötesi radyasyon geçirgenliğinin ve yansıtmasının kontrol edilmesiyle mümkündür. Enerji-verimli cam kaplamalarından biri olan düşük yayıcı kaplamaların kullanım amacı, yaşam alanının içi ile dış ortam arasındaki ısı transferini azaltmaktır. Bu tez çalışmasında, dielektrik/metal/dielektrik (D/M/D) şekillenimine sahip düşük yayıcı kaplamalar tasarlandı ve hazırlandı. Düşük yayıcı kaplamaların metalik/metal katmanı olarak, farklı büyütme koşullarında hazırlanan, titanyum nitrür (TiNx) veya gümüş (Ag) ince fimler, dielektrik katmanı olarak ise elmas-benzeri karbon (DLC) veya alüminyum-katkılı çinko oksit (AZO) ince filmler kullanıldı. TiNx ve DLC ince filmler DC magnetron kopartma yöntemiyle, Ag ve AZO ince fimler ise RF magnetron kopartma yöntemiyle, cam alttaşlar üzerinde büyütüldü. Hazırlanan ince filmlerin optik ve yapısal karakterizasyonu yapıldı. Film büyütme koşullarının filmlerin optik özellikleri, bağlanma özellikleri, mikroyapısı, faz bileşenleri ve kızılötesi yayma oranları üzerindeki etkileri UV-VIS-NIR spektrofotometre, XPS, Raman spektroskopisi, SEM, AFM, XRD ve FTIR ölçümleriyle incelendi. TiNx, Ag, DLC ve AZO ince filmlerin (s ve p kutuplu ışık için) ölçülen optik geçirgenlik ve optik yansıtma spektrumlarına, eş zamanlı olarak, uygun kuramsal optik modellere benzetişim (eğri çakıştırma işlemi) yapılarak, filmlerin optik sabitlerinin dalgaboyu ile değişimi, kalınlıkları ve tabaka dirençleri elde edildi. Bu yöntemle bulunan film kalınlıkları ve tabaka dirençleri, sırasıyla, profilometre ve standart dört nokta kontak yöntemleri ile doğrulandı. Ayrıca, film büyütme koşullarının AZO filmlerin kızılötesi dalgaboyu aralığında optik yansıtmasına etkisi ayrıntılı olarak araştırıldı. Düşük yayıcı kaplamalarda metal katman ve dielektrik katman olarak kullanan filmler için optimum büyütme koşulları belirlendi. Bu filmler cam alttaş üzerinde D/M/D şekilleniminde büyütülerek, farklı metal (TiNx veya Ag) ve dielektrik katmana (DLC veya AZO) sahip düşük yayıcı kaplamalar üretildi. Bu kaplamaların düşük yayıcı performansları (görünür bölgede yüksek optik geçirgenlik ve kızılötesi bölgede düşük yayma oranı) birbiriyle ve literatürde yer alan düşük yayıcı kaplamaların performansları ile karşılaştırıldı. Bu çalışmada, kızılötesi bölgede en küçük yayma oranı (ϵ=0,027) AZO/Ag/AZO düşük yayıcı kaplama için elde edildi. Bu kaplamanın uzun-dalgaboylu ısıl radyasyon dalgaboyu aralığında optik yansıtması yaklaşık % 97 ve görünür bölgedeki ortalama optik geçirgenliği yaklaşık % 75’dir. Sahip olduğu bu özellikler nedeniyle, AZO/Ag/AZO kaplama enerji-verimli binaların camlarında kullanılabilir.tr_TR
dc.contributor.departmentFizik Mühendisliğitr_TR
dc.embargo.terms6 aytr_TR
dc.embargo.lift2020-04-14T10:22:33Z
dc.fundingYoktr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster

info:eu-repo/semantics/openAccess
Aksi belirtilmediği sürece bu öğenin lisansı: info:eu-repo/semantics/openAccess