Gaz sensörü uygulamaları için ZnO ve katkılı ZnO nanotellerin üretilmesi

Abstract

Bu tezde, yüksek saflıktaki Alüminyum malzemeye, ikili anodizasyon işlemi uygulayarak kontrollü bir şekilde yaklaşık 75nm çaplarında ve 10um boylarında Anodik Alüminyum Oksit (AAO) nanokalıplar hazırlanmıştır. AAO nanokalıplara, katodik olarak indüklenmiş sol-jel yöntemiyle oda sıcaklığında ve 65°C sıcaklıkta ZnO ve Pd katkılı ZnO elektrodepozisyonu yapılmıştır. SEM ve EDX analizleri yapılarak metal altlık üzerinde yüzeyde serbest duran, yaklaşık 70 nm çaplarında ve 10 ? m boylarında ZnO ve Pd katkılı ZnO nanotel dizilerinin elde edildiği gözlenmiştir. ZnO nanotellerin katodik olarak indüklenmiş sol-jel çözeltisinde oda sıcaklığında üretilmesi ve ZnO nanotellerin Pd metaliyle elektrokimyasal olarak katkılanması literatürde bir ilktir. ZnO nanotel dizisinin yapısal karakterizasyonu XRD analiziyle yapılmış ve hazırlanan ZnO ve Pd katkılı ZnO nanotel dizilerinin altıgen polikristal yapıda olduğu anlaşılmıştır. ZnO ve Pd katkılı ZnO nanotel dizilerinin elektriksel karakterizasyonu I-V ölçümleriyle elde edilmiştir. I-V ölçümlerinden, ZnO ve Pd katkılı ZnO nanotel dizilerinin Schottky diyot davranışı gösterdiği anlaşılmıştır. ZnO ve Pd katkılı ZnO nanotel dizilerinin gaz algılama özelliklerini incelemek amacıyla, Azot dioksit ve Etanol buharı ve mutlak nemi algılaması kontrollü gaz akış ünitesi kullanılarak farklı sıcaklıklarda farklı gaz konsantrasyonları için test edilmiştir. ZnO ve Pd katkılı ZnO nanotel dizilerinin bu gazlara kısa sürede duyarlık gösterdiği tespit edilmiştir.For this thesis, Anodic Aluminium Oxide (AAO) templates were controlly fabricated approximately 75nm in diameter and 10um in length using high purity Aluminium substrate by two-step anodization. Electrodeposition of ZnO and Pd doped ZnO in fabricated AAO templates was performed at room temperature and at 65°C by cathodically induced sol-gel method. AAO template, samples were analized by SEM and EDX, and observed that free ZnO and Pd doped ZnO nanowire arrays were obtained approximately 70nm in diameter and 10 ? m in length on metal substrate. Moreover, this is the first time that cathodically induced sol-gel method was used at room tempereature for fabrication of ZnO and Pd doped ZnO nanowires and realized that compared with high temperature, ZnO nanowires were more robust obtained at room temperature. ZnO and Pd doped ZnO nanowires have hexagonal wurtzite polycrystalline structure was understood from XRD analysis. Electrical characterization of ZnO and Pd doped ZnO nanowire arrays was obtained by I-V measurements that these showed that ZnO and Pd doped ZnO nanowires have Schottky diode behaviour. For investigation of gas sensing properties of the fabricated ZnO nanowire arrays, Nitrogen dioxide and Ethanol gases were tested at different temperatures and different gas concentrations by using gas flow control unit. The measurements showed that ZnO and Pd doped ZnO have sensitivitiy for these gases with short response time.