KUANTUM ETKİLİ VE POLİMER KONTROLLÜ FONKSİYONEL METAL OKSİT DİELEKTRİK MALZEMELERİN ÜRETİLMESİ VE ELEKTRO-OPTİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Tez çalışmasında, katkısız ve PANI katkılı ZnO-CdO kompozit malzemeler hidrotermal metot yönetimiyle üretilmiştir. Üretilen kompozit malzemeler katkı oranına bağlı olarak araştırıldı. Katkı malzemesi oranına bağlı olarak 180 derece ve 24 saat süre ile üretim gerçekleştirildi. Üretilen kompozit malzemelerin yapısal özellikleri, optik özellikleri, dielektrik özellikleri ve kimyasal kompozisyonları araştırıldı. Malzemelerin yapısal, kimyasal ve dielektrik özellikleri, sırasıyla, taramalı elektron mikroskobu ve FT-IR analizi, XRD analizi, UV spektrofotometresi ve empedans spektroskopisi ile incelendi. FT-IR analizlerinde titreşim piklerinin şiddetlerindeki değişim katkısızlarda farklı ısıl işlem ve katkılamada ise yapılan katkılamanın gerçekleştiğini doğrulamaktadır. XRD analizinde ısıl işlem ve katkılamanın pik şiddeti ve genliklerinde değişim oluşturduğu ve bu değişim kristal boyutunu etkilediği gözlenmiştir. PANI katkılı ZnOCdO kapasitörlerinin kapasitans, empedans, iletkenlik ve dielektrik özellikleri 1kHz-10MHz frekans aralığında araştırıldı. Katkısız CdO malzemesinin, PANI katkılı CdO'nun G(S)-B(S) grafikleri ile PANI katkılı ZnOCdO kapasitörlerin eğrilerinin Reaktans(X)-Seridirenç(Rs) yarım daire şeklinde oluşması bu kompozit malzemelerin dış etkiyle dielektrik polarizasyona sahip olduğunu göstermektedir. Üretilen kompozit malzemelerin katkılama miktarına bağlı olarak, malzemelerin dielektrik özelliklerini değiştirdiği görülmüştür. Sonuç olarak, tez çalışmasında elde edilen kapasitans, empedans ve dielektrik özelikler, ZnOCdO/PANI yapıların sensör olarak kullanılabileceğini göstermektedir.In this thesis study, undoped and PANI-doped ZnO-CdO composite materials were synthesized using the hydrothermal method. The synthesized composite materials were investigated according to their doping ratios. The synthesis was carried out at 180 degrees Celsius for a duration of 24 hours, depending on the additive concentration. The structural, optical, dielectric properties, and chemical compositions of the synthesized composite materials were examined. The structural, chemical, and dielectric properties of the materials were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), UV-Vis spectrophotometry, and impedance spectroscopy, respectively. FT-IR analyses confirmed the realization of doping through variations in the intensities of the vibrational peaks, while in undoped samples, different thermal treatments also affected the peak intensities. XRD analysis showed that both thermal treatment and doping led to changes in peak intensity and amplitude, which in turn influenced the crystallite size of the materials. The capacitance, impedance, conductivity, and dielectric properties of the PANI-doped ZnO-CdO capacitors were investigated in the frequency range of 1 kHz to 10 MHz. The semicircular shapes observed in the Reactance (X)–Series Resistance (Rs) plots of the PANI-doped ZnO-CdO capacitors, as well as in the Conductance (G)–Susceptance (B) graphs of the undoped and PANI-doped CdO materials, indicate that these composite materials exhibit dielectric polarization in response to external stimuli. It was observed that the dielectric properties of the materials changed depending on the amount of PANI doping. In conclusion, the capacitance, impedance, and dielectric properties obtained in this thesis study suggest that ZnO-CdO/PANI structures have potential for use as sensor materials.