Microwave assisted solid state synthesis of rare earth ions doped LaBO3, YBO3 and GdBO3, their characterizations and investigations of luminescence properties
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: METEHAN SEVEROĞLU
Eş Danışman: AYŞEN YILMAZ, OKAN ESENTÜRK
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:LnBO3 dikkate değer anayapılar olup Nadir Toprak elementleri (NTE) ile katkılandığında yüksek şiddette lüminesans özelliği göstermektedir. Bu yüzden, birçok alanda kullanılabilecek olan bu malzemeler, örneğin ekonomik Işık Yayan Diyot (LED) cihazları, bilim adamlarının ilgisini uzun yıllardır çekmektedir. Bu çalışmada, katkısız lantan, gadolinyum, ve itriyum ortoboratların ve nadir toprak elementleri disprosyum, terbiyum ve samaryum iyonları ile katkılanmış bu ortoboratların, mikrodalga yardımlı katı hal sentezi ile değişen konsantrasyon etkisi ve farklı iyonların, fotolüminesans üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Mikrodalga yardımlı katı hal sentez yöntemi çeşitli avantajlara sahiptir. Bu sentez yönteminde ısıtma süresinin kısaltılması ile enerji tüketimi azaltılmıştır ve düzgün parçacık şekilli toz numuneler hazırlanmıştır. Numuneler, başlangıç karışımı mikrodalga fırınında 1200 W'ta 10 dakika bekletildikten sonra 2 saat boyuna 950° C deki fırında ısıtılarak sentezlenmiştir. X ışınları toz kırınımı (XRD) metodu malzemenin kristal yapı karakterizasyonu için kullanılmıştır. Katkılı ve katkısız numunelerin morfolojik çalışması Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak tamamlanmıştır. Ayrıca, anyonik grupların bağ yapısını ve bantlarını tanımlayabilmek adına ATR spektrometresi analizleri gerçekleştirilmiştir. Far-IR spektrometresi, düşük frekanslardaki bağların bantlarını belirlemek için kullanılmıştır. Floresans spektrometresi numunelerin lüminesans özelliklerini bulmak için kullanılmıştır. XRD desenleri katkısız ve katkılı LnBO3 toz numunelerin, başarıyla sentezlendiğini göstermektedir. Bu desenlerden; eklenen katkı iyonlarının anayapıda herhangi bir değişime sebep olmadığı gözlemlenmiştir. Katkılı ve katkısız toz numunelerin SEM görüntüleri; örneklerin düzgün şekilli toz parçacıklar ile düzenli morfolojisi olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, katkılanan Dy3+, Sm3+, Tb3+ iyonlarının anayapının kristal yapısına ve morfolojisine ektisi olmadığı görülmüştür. ATR sonuçları göstermiştir ki LaBO3 anayapısı düzlemsel BO33- birimlerinden oluşurken, GdBO3 ve YBO3 anayapıları düzlemsel BO33- ve dörtyüzlü BO45-'ten oluşan B3O99- birimlerine sahiptir. Far-IR sonuçları, düşük frekanstaki salınım hareketlerinin bantlarını göstermiştir. Bu sayede, katkılı ve katkısız örneklerin gözlemlenen salınım bantları, katkılanan iyonun yapıda nereye yerleştiğini (arayagirme veya yerdeğiştirme) tanımlamak için yardımcı olmuştur. Lüminesans çalışmaları göstermiştir ki en yüksek lüminesans şiddetini hazırlanan tüm örnekler içerisinden, %5.30 Dy katkılı LaBO3 numunesi vermiştir. CIE çalışmaları ile Dy katkılı anayapıların açık sarı, Sm katkılı anayapıların turuncu ve Tb katkılı anayapıların yeşil renk ışıma yaptığı kanıtlanmıştır.