Development of ferroelectric ceramics and their composites for electromagnetic applications
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BAŞAR SÜER
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Arcan Fehmi Dericioğlu
Eş Danışman: Hatice Özlem Aydin Çivi
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:BaTiO3 ve BaxSr1-xTiO3 (BST) gibi ferroelektrik seramikler sahip oldukları eşsiz dielektrik özellikleri sayesinde mikrodalga frekanslarında çalışan elektromanyetik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmakta olup malzeme dünyasında büyük ilgi görmektedirler. Bu alanda ilgili teknolojilerdeki ilerlemeler sayesinde modern sistemlerin ihtiyaçlarını karşılayabilen düşük maliyetli ve esnek elektronik komponentleri (BST/polimerler parçacık dağılımlı polimer matris kompozitler) üretmek mümkün hale gelmiştir. Malzeme mühendisleri açısından, BST seramiklerinin dielektrik özelliklerini ve bu özelliklerin değişimine fazlasıyla etki eden faz oluşum mekanizmaları ile difüzyon süreçlerini anlamanın kritik bir öneme sahiptir. Günümüzde analiz teknolojilerinin yardımıyla, çok bileşenli yapıları simüle etmek ve BST fazlarının mikro yapı içerisindeki dağılımını tespit etmek mümkündür. Bu çalışma, hem BST seramiklerinin hem de BST katkılı kompozitlerin üretim aşamalarını içermektedir. BST seramiklerinin yapısal özelliklerini anlamak için Rietveld analizi, Williamson – Hall ve Boltzmann – Matano yaklaşımları kullanılmıştır. Gerçekleştirilen yapısal karakterizasyonlar; paraelektrik kübik ve ferroelektrik tetragonal fazların bir arada bulunduğunu ve faz dönüşümünün oda sıcaklığındaki sınırlı kinetik nedeniyle tamamen gerçekleşemediğini göstermiştir. Ayrıca, BaTiO3 – SrTiO3 difüzyon çifti özelinde yürütülen çalışmalarda, kompozisyona bağlı olarak difüzyonun farklılık gösterdiği tespit edilmiştir. Sentezlenen BST tozları ile üretilen BST/PDMS kompozit substratların ölçülen dielektrik özellikleri baz alınarak ANSYS HFSS programı ile 8 GHz frekansında çalışan örnek bir mikroşerit yama anten tasarlanmıştır. Üretilen antenin 8.15 GHz rezonans frekansında -28 dB yansıma kaybı ölçülerek tasarım deneysel olarak doğrulanmıştır. Bu sonuçlar ışığında BST seramiğinin özellikle esnek substratlar üzerinde minyatürize edilmiş anten gerektiren uygulamalardaki kullanım potansiyeli ortaya konulmuştur.