Nanoyapılandırılmış TiO2 / Ftalosiyanin heteroyapılarının elektronik özelliklerinin incelenmesi, gaz sensör ve fotoiletkenlik uygulamalarının araştırılması

Abstract

Tez iki kısımdan oluşuyor; birinci kısımda deneysel olarak TiO2 nanotüplerin, oktakisalkiltiyoftalosiyanin {(C6S)8PcM (2H, Ni, Cu, Zn)} ince filmlerin ve TiO2 nanotüp / (C6S)8PcM heteroyapılarının uçucu organik bileşik (UOB) gaz sensör ve fotoiletkenlik özellikleri incelendi. TiO2 nanotüpler, titanyum (Ti) ince film ve/veya Ti folyo kullanılarak anodizasyon yöntemiyle anodizasyon parametrelerine bağlı olarak üretildi. İnce film Ti kullanılarak üretilen TiO2 nanotüpler 200 ºC sıcaklıkta, fakat (C6S)8PcM ince filmler ve TiO2 nanotüp / (C6S)8PcM heteroyapılar oda sıcaklığında UOB gaz sensör özellikleri incelendi. Heteroyapının sensör cevabı, ftalosiyanin ince filmin sensör cevabından daha iyi olduğu bulundu. TiO2 nanotüplerin, (C6S)8PcM ince filmlerin ve bunların heteroyapılarının fotoiletkenlik ölçümleri farklı atmosfer ortamlarında, oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Heteroyapıların karanlık aydınlık akım oranı (Ia/Ik) en yüksek elde edildi.İkinci kısımda yoğunluk fonksiyoneli teorisi kullanılarak SİESTA kodu ile ftalosiyaninlerin, rutil TiO2 (110) yüzeyinin ve rutil TiO2 (110) / fatalosiyanin heteroyapısının yapısal en uygun şekle sokma, toplam enerji, elektronik ve tutunma enerjileri hesaplandı. Ftalosiyanin moleküllerinin hem indirgenmiş hem de stokiyometrik rutil TiO2 (110) yüzeyi üzerinde tutunma enerjisi bakımından en iyi pozisyonlar incelendi. Rutil TiO2 yüzeyi üzerindeki Ti5f ve O2f atomları ftalosiyaninlerin tutunmaları açısından oldukça önemli rol almaktadırlar.There are two parts in thesis. In the first part, the photoconductivity properties and volatile organic compound (VOC) gas sensor properties of TiO2 nanotubes, (C6S)8PcM (2H, Ni, Cu, Zn) thin films and TiO2 nanotubes / (C6S)8PcM heterostructures were investigated. TiO2 nanotubes were fabricated using titanium (Ti) thin film and/or Ti foil substrate with anodization method depending on anodization parameters. VOC sensor properties of TiO2 nanotubes fabricated with Ti thin film were investigated at 200 ºC but, VOC sensor properties of (C6S)8PcM thin films and TiO2 nanotube / (C6S)8PcM heterostructures were investigated at room temperature. It was found that the sensor responce of heterostructures was better than that of (C6S)8PcM thin film. The photoconductivity mesurements of TiO2 nanotubes, (C6S)8PcM thin films and heterostructures were performed in the different ambient atmosphere at room temperature. The highest illumination - dark current ratio (Ia/Ik) was found for heterostructures.In the second part, structural optimization, total energy, ad-absorbtion energy and electronic properties of phthalocyanine, rutile TiO2 (110) surface and rutile TiO2 (110) / phthalocyanine heterostructure were investigated using density founctional theory with SIESTA code. Especially, it was investigated the best energitically position for ad-absorbtion of MPc on reduced and on stoichiometric TiO2 (110) surface. Ti5f and O2f atoms on rutile TiO2 surface play an important role for ad-absorbtion of MPc.