Processing optimization of SiO2-capped aluminum-doped ZnO and amorphous in-Zn-Sn-oxide thin films for transparent heater and near-infrared reflecting applications

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: HİLAL AYBİKE CAN

Danışman: TAYFUR ÖZTÜRK

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasında, saydam ısıtıcı ve ısı yansıtıcı uygulamalarına yönelik olarak AZO/SiO2 ve amorf In-Zn-Sn-oksit (a-ZITO) fonksiyonel kaplamalar geliştirilmiştir. Her iki kaplama türü de magnetron sıçratma yöntemi ile üretilmiş, fakat a-ZITO kaplamaların geliştirilmesinde kombinatoryal yöntemden faydalanılmıştır. Nihai fonksiyonel kaplamalara bir dizi optimizasyon sonrası ulaşılmıştır. Örnekler 75x50 mm2 cam altlıklar üzerinde biriktirilmiştir. Ayrıca, elektrotermal özelliklerin iyileştirilmesi için biriktirme sonrası tavlama koşulları 400 °C ve Ar+%4 H2 atmosferi olarak belirlenmiştir. 750 nm kalınlıkta ve polikristalin yapıda üretilen AZO/SiO2 kaplamalar, oda sıcaklığında 3774 S/cm elektriksel iletkenlik, 3,53 Ω/□ düzlemsel direnç, 1,14x1021 cm-3 taşıyıcı konsantrasyonu ve 20,48 cm2/Vs Hall mobilitesi değerlerini sağlarken, görünür bölgede %96 ışık geçirgenliği ve 2,5 µm'de %73 reflektans sergilemiştir. Elektrotermal testler, 12 V uygulama durumunda 5981 W/m2 güç yoğunluğu ile yüzey doyum sıcaklığının 161 °C olduğunu göstermiştir. Buz giderme testleri, -40 °C'ye soğutulmuş numunelerle gerçekleştirilmiş ve tüm buz ve suyun giderilmesi için gereken sürenin 180 saniye olduğunu ortaya koymuştur. Nihai, a-ZITO kaplama kompozisyonu kombinatoryal biriktirme yöntemi kullanılarak belirlenmiş ve bu kompozisyon dahilinde üretilen hedef malzemeden, 150 °C altlık sıcaklığında kaplamalar oluşturulmuştur. 750 nm kalınlığındaki ZITO kaplamalar, tavlama sonrası da amorf yapıyı korumuştur. Bu kaplamaların, oda sıcaklığı elektriksel iletkenliği 1805 S/cm, düzlemsel direnci 7,49 Ω/□, taşıyıcı konsantrasyonu 0,3x1021 cm-3 ve Hall mobilitesi 36,59 cm2/Vs olarak belirlenirken, görünür bölge ışık geçirgenliği %86 ve 2,5 µm'de reflektans değeri %35 şeklinde ölçülmüştür. 12 V gerilim altında yüzey doyum sıcaklığı 112 °C, güç yoğunluğu 4635 W/m2 ve -40 °C'den başlayacak şekilde buz giderme süresi 173 saniye olarak saptanmıştır.