Development of anodic aluminum oxide templates for growth of cuo nanorods for photodetection device
Fotodeteksiyon cihazları için bakır oksit nano çubukların oluşturulmasına yönelik anodik alüminyum oksit şablonlarının geliştirilmesi
- Tez No: 987172
- Danışmanlar: Dr. NASER MAHMOUD
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotosensörler, Nanosensörler, Optik malzemeler, Photosensors, Nanosensors, Optical materials
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıtı Saıns Malaysıa
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Si ve ITO/cam alt tabakası üzerine önceden biriktirilmiş 1 μm kalınlığındaki Al'den iki aşamalı anodizasyon kullanılarak sıralı ve altıgen şekilli nano gözenekli anodik alüminyum oksit (AAO) başarıyla elde edildi. Gözenekli AAO filminin büyüme mekanizması, farklı anotlama voltajları için anodizasyon akım-zaman davranışı ve Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobundan(FE-SEM) elde edilen kesitsel ve üstten görünümü kullanılarak mikroyapısal gözlemlerle araştırıldı. Buna göre çapı 50 ila 110 nm arasında ve kalınlıkları 250 ila 1400 nm arasında değişen gözeneklerin olduğu bulunmuş ve bunlar iki ana etkili anotlama parametresinin kontrol edilmesiyle elde edildi: anotlama voltajı ve ikinci adım anotlamanın süresi. Düzgün dağılmış ve dikey olarak hizalanmış gözenekli mikro yapıya sahip AAO filmleri sağlayabilmek için, elde edilen Al ince filmin tavlama süresi ve gözenekli AAO filmin gözenek genişletme süresi gibi işlem değişkenlerinin en uygun koşulları deneysel olarak belirlendi. Oda sıcaklığında ıslak aşındırma işlemiyle gözenek genişletme işleminin AAO filmlerin gözenek kalitesini değiştirdiği bulundu ve bu durum AAO gözenek dizisinin altındaki bariyer katmanını azaltmakta ve nano yapıların AAO filmleri üzerine düzgün bir şekilde elektro kaplamasını kolaylaştırmaktadır. Buna ek olarak, 45 dakika boyunca şeritleme (striping) kullanıldığında, AAO gözeneklerinin kendi kendine düzenlenmesini sağlayan düzenli yarım küre şeklindeki içbükey Al yüzeyi oluşturulabilir. Böylece, nano gözeneklerin son düzenlenmesinde, Al oksit filmin ilk adım anodizasyondan sonra gerçekleştirilen ıslak aşındırma işleminin (şeritleme) süresinin çok önemli bir rol oynadığı sonucuna varılabilir. X-ışını kırınım çözümlemesi, 800 0C'nin üzerindeki sıcaklıklarda tavlama sonrasında amorftan kristale faz dönüşümü olduğunu ortaya çıkardı. Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) görüntüleri, düşük voltaj koşullarında anodize edilmiş gözenekli AAO filmlerinin en uygun sıralamasını gösterdi. AAO filmleri, bakır oksit nanoçubuk dizilerinin üretimi için istenen boyut dağılımına sahip şablonlar olarak da işe yarayabilir. Sonuçlar, sıralanmış bakır oksit nanoçubuk dizilerinin morfolojisinin, aşındırma süresinden ve AAO şablonunun çıkarılmasından şiddetli bir şekilde etkilendiğini gösterdi. Bu çalışma aynı zamanda sıralanmış bakır oksit nanoçubuklarının herhangi bir kırılma olmadan korunması için gereken en uygun aşındırma süresinin yaklaşık 5 dakika olduğunu gösterdi. Yüksek performanslı bakır oksit nanoçubuk dizileri/AAO düzeneği ve bağımsız bakır oksit nanoçubuk dizileri kızılötesi (IR) metal-yarı iletken-metal (MSM) foto detektörleri Al kontak elektrotlarıyla üretildi. Elektrik performansı ve fotoelektrik tepkisi incelendi ve sonuçlar, IR foto detektörlerin, 808 nm IR lazer diyotuna karşı yüksek hassasiyet sergilediğini gösterdi. Hem yanıt hem de iyileşme süresinin hızlı olduğu görüldü, örn. literatürde belirtilen diğer IR foto detektörlerle karşılaştırıldığında çok daha kısa sürede çalışır.
Özet (Çeviri)
Ordered and hexagonal-shaped nanoporous anodic aluminum oxide (AAO) was successfully grown from 1μm thickness of Al pre-deposited onto Si and ITO/glass substrate using two-step anodization. The growth mechanism of the porous AAO film was investigated by anodization current-time behavior for different anodizing voltages and by microstructural observations using cross-sectional and top view of FESEM imaging. It was found that pores with diameter ranging from 50 to 110 nm and thicknesses between 250 and 1400 nm, were obtained by controlling two main influential anodization parameters: the anodizing voltage and time of the second-step anodization. The optimum conditions of the process variables such as annealing time of the as- deposited Al thin film and pore widening time of porous AAO film were experimentally determined to obtain AAO films with uniformly distributed and vertically aligned porous microstructure. Pore widening via wet-etching treatment at room temperature was found to modify the pore quality of AAO films and reduces the barrier layer on the bottom of AAO pore array facilitating a uniform electrodeposition of nanostructures onto AAO films. In addition, regular hemispherical concave Al surface ensuring the self-ordering of AAO pore can be established when striping is employed for 45 min. Thus, it could be inferred that the duration of wet etching treatment (striping) of Al oxide film performed after the first-step anodization plays a crucial role in the final arrangement of nanopores. X-ray diffraction analysis revealed amorphous-to-crystalline phase transformation after annealing at temperatures above 800 oC. AFM images showed optimum ordering of the porous AAO films anodized under low voltage condition. AAO films could serve as templates with desired size distribution for the fabrication of CuO nanorod arrays. The results indicated that the morphology of the aligned arrays of CuO nanorods was strongly affected by the duration of etching and the removal of AAO template. This study showed also that the optimum etching duration required to maintain the aligned CuO nanorods without any fracture was approximately 5 min. High performance CuO nanorod arrays/ AAO assembly and free-standing CuO nanorod arrays infrared (IR) metal-semiconductor-metal (MSM) photodetectors were fabricated with Al contact electrodes. The electrical performance and photoelectric response were studied and the results showed that IR photodetectors exhibited a high sensitivity to 808 nm IR laser diode. Both the response and recovery time were found to be fast; i.e. much shorter time compared to other IR photodetectors reported in the literature.
Benzer Tezler
- Aluminyum yüzeyindeki oksit tabakasının sodyum dikromat sülfürik asit anodizing yöntemiyle geliştirilmesi
Development of anodic coating on aluminum by Na2Cr2O7/H2SO4 anodizing
DERYA GEDİK
- Aluminyum yüzeyindeki oksit tabakasının okzalik asit anodizing yöntemiyle geliştirilmesi
Development of anodic coating on aluminum by H2C2O4 anodizing
GONCAGÜL KASAPLAR
- Aluminyum yüzeyindeki oksit tabakasının borik asit sülfürik asit anodizing yöntemiyle geliştirilmesi
Development of anodic coating on aluminum by H3BO3/H2SO4 anodizing
BAŞAK DOĞRU
- P-galyum arsenür (GaAs)/anodik izolasyon filmlerin arayüzey özelliklerinin incelenmesi
Investigation of interface properties in p-gallium arsenide (GaAs)/anodic insulator films
HAYRETTİN YÜZER
- Al-6082 alaşımının mikro ark oksidasyonunda elektrolit katkısı olarak karbon nanotüpün etkileri
The effects of carbon nanotube as electrolyte additive in micro arc oxidation of 6082 aluminum alloy
YAKUP YÜREKTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN