SÜPERKAPASİTÖRLER İÇİN Cu-KATKILI PEROVSKİT İNCE FİLM ELEKTROT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Abstract

ÖZET

Bu tez çalışmasında, FTO taban malzeme üzerine kimyasal banyo depolama (CBD) ve dip-coating metodu ile oda sıcaklığında farklı oranlarda bakır (Cu) katkılanarak perovskit ince filmler üretilmiştir. Üretilen ince filmlerin yapısal özellikleri X-ışını kırınım (XRD) yöntemi ile incelenmiştir. Yüzey morfolojileri FESEM ile görüntülenmiş yine eş zamanlı kimyasal bileşimleri EDX (Energy Dispersive X-ray) analizi ile belirlenmiştir. Zamana bağlı akım-voltaj (I-V) ölçümleri Keithley 2400 sourcemeter yardımı ile alınmıştır. Her bir numune için spesifik kapasitans değerleri oda sıcaklığında ve karanlık ortamda -0,5 ile 0,7 volt aralığında 10, 25 ve 50 mV/s tarama hızlarında ölçülmüştür. Hesaplamalara göre %2 Cu katkılanan perovskit ince film elektrot yapı için spesifik kapasitans değeri en düşük tarama hızı 10 mV/s’de 761 F/g olarak elde edilmiştir. Bunun nedeni ise bölgesel EDX sonuçlarına bakılarak yapı içinde çökelme oluşmamış ve homojen bir dağılım görülmüştür. Cu-katkı oranı arttıkça, oluşan ince film elektrot yapılar içerisinde bazı bölgelerde çökelmeler oluşmuştur ve homojenlikten uzaklaşmıştır. Yapı içinde çökelmelerin artması bantlar arasında direnç etkisi göstereceğinden yük depolama kapasitesini azaltacaktır.

ABSTRACT

In this thesis, perovskite thin films were produced by doping different amounts of copper (Cu) on the FTO substrate by chemical bath deposition (CBD) and dip-coating method at room temperature. The structural properties of these produced thin films were determined by X-ray diffraction (XRD) method, and their chemical compositions were determined by EDX (Energy Dispersive X-ray) analysis. 2D surface morphologies were visualized with FESEM. Time dependent current-voltage (I-V) measurements were taken with the help of Keithley 2400 sourcemeter. Specific capacitance values for each sample were performed in the range of -0.3 to 0.9 volts, at scanning rates of 10,25, and 50 mV/s, at room temperature, and in the dark. According to the calculations, the specific capacitance value for the 2% Cu doped perovskite thin film electrode structure was obtained as 761 F/g at the lowest scanning rate 10 mV/s. The reason for this is that by looking at the regional EDX results, no precipitation has occurred in the structure and a homogeneous distribution has been observed. As the Cu-doped ratio increased, precipitation occurred in some regions within the thin film electrode structures formed and became far from homogeneous. Increasing precipitation in the structure will decrease the charge storage capacity as it will show resistance between the bands.