Processing of textured ZnO based materials and characterization of their anisoropic properties

Abstract

Çok kristalli malzemeleri oluşturan tanelerin kristallografik yönlerinin birbirlerine göre rastgele olmayan dağılımına yönlenme denir. Bu yönlenme, tek kristallere özgü anizotropik özelliklerin çok kristalli malzemelerde de oluşturulmasına olanak verir. Yönlenme farklı üretim yöntemleri ile elde edilebilir. Yönlenmeyi kontrol ederek, malzeme özelliklerini kontrol etmek mümkündür. Bu çalışmada, kuvvetli bir manyetik alan (12 Tesla) kullanılarak yüksek yönlenmeye sahip, saf ZnO malzemeler elde edilmiş ve mikroyapısal ve yönlenme karakteristikleri, x-ışını ve elektron kırınımı yöntemleri ile belirlenmiştir. Önce manyetik alan altında yönlenme süreci optimize edilmiş, daha sonra yüksek yönlenmeye bağlı olarak ortaya çıkan anizotropik sinterleme küçülmesi sorunu üzerinde durulmuştur. Daha sonra, manyetik alanın uygulanış biçimi değiştirilerek malzemenin yönlenmesi (% 96, 75, 27 ve 0 Lotgering faktörü gibi) kontrol edilebilmiştir. Bu malzemelerin elektriksel dirençleri (3 – 0,5 Ohm.cm), sertlik (200 - 150 kg /mm2) ve ısıl difüziviteleri (16,5 – 18,5 mm2/s) yöne ve yönlenmeye bağlı olarak ölçülmüştür. Bu ölçümler sonucunda uygulanan manyetik alanın simetrisinin, çok kristalli malzemenin yönlenme karakteristiğine ve dolayısıyla özellik simetrisine taşındığı görülmüştür. Son olarak, en yüksek yönlenme derecesine ve kalitesine sahip olan çok kristalli ZnO örnekler, ZnO nano-yapıların büyütülmesinde altlık olarak kullanılmıştır. Bazal ve bazı piramidal yüzeyler, tek tek büyümüş ve yönlenmiş nano çubukların elde edilmesine izin verirken, prizmatik yüzeyler üzerinde yoğun film oluşumu gözlenmiştir.