PED yöntemi ile üretilen seryum dioksit ince filmlerin incelenmesi ve erbiyum katkısının etkileri

Abstract

CeO2 ve %2, %4, %8 Er katkılı CeO2 filmler Corning cam ve ITO kaplı cam taşıyıcılar üzerine herhangi bir tavlama işlemi yapılmadan PED yöntemi ile büyütülmüştür. Filmlerin genel özellikleri ve farklı oranlarda erbiyum katkısının etkileri incelenmiştir. XRD desenleri filmlerin polikristal FCC yapıda olduklarını ve ITO kaplı cam taşıyıcılar üzerinde büyütülen filmlerin daha iyi kristallendiğini göstermiştir. Ayrıca Er katkısının CeO2 filmlerin XRD desenlerini etkilediği görülmüştür. Raman ölçümlerinden, 465 cm?1'de CeO2'in F2g titreşim moduna ait olan pikin %2 Er katkısı ile maviye kaydığı ve artan katkı miktarı ile orijinal konumuna gelmeye başladığı belirlenmiştir. FEG?SEM görüntüleri, filmlerin yüzeylerinin düzgün ve pürüzsüz olduğunu ayrıca ITO kaplı cam taşıyıcılar üzerine filmlerin daha iyi kristallendiğini göstermiştir. Optik ölçümler, filmlerin görünür ve yakın kızıl ötesi bölgelerde %80'nin üzerinde yüksek geçirgenliğe ve mor ötesi bölgede yaklaşık ~350 nm civarında keskin bir soğurma kenarı ile birlikte yüksek soğuruculuğa sahip olduklarını göstermiştir. Saf CeO2 filmlerin kırma indisi değerlerinin Er katkılı filmlere göre daha yüksek olduğu ve tüm filmlerin 375?1000 nm dalgaboyu aralığında kırma indisi ve sönüm katsayısı değerlerinin sırasıyla 1.66?2.70 ile 0.01?0.16 aralığında değiştiği bulunmuştur. CeO2 filmlerin indirekt optik bant aralıklarının 2.58 eV?2.78 eV aralığında olduğu, %2 Er katkısı ile bant aralıklarının arttığı, katkı miktarı arttıkça azalmaya başladığı belirlenmiştir. Elektrokromik ölçümlerden, ITO?WO3 taşıyıcılar üzerine büyütülen %2 Er katkılı CeO2 filmlerin en yüksek yük yoğunluğuna sahip olduğu bulunmuştur. Yaklaşık 6.49 mC/cm2 katodik yük yoğunluğuna sahip olduğu belirlenen filmlerin kararlılıklarını test etmek için uzun süreli CV ve CA ölçümleri yapılmıştır. Deneyler filmlerin birkaç çevrim sonra kararlı hale geldiklerini ve kararlılıklarını koruduklarını göstermiştir. Bu nedenle, ITO?WO3 taşıyıcılar üzerinde büyütülen %2 Er katkılı CeO2 filmlerin diğer filmlere göre elektrokromik cihazlarda iyon depolayıcı olarak kullanılmaya daha uygun olabilecekleri düşünülmektedir.