YENİ BİR PULS LASER DEPOZİSYON (PLD) SİSTEMİ TASARIMI, ÜRETİMİ VE UYGULAMALARI

YENİ BİR PULS LASER DEPOZİSYON (PLD) SİSTEMİ TASARIMI, ÜRETİMİ VE UYGULAMALARIÖzetPuls laser depozisyon (PLD) tekniği, ince film ve çok tabakalı yapılar üretmek için oldukça basit ve çok yönlü-esnek bir sistemdir. PLD sistemi kullanılarak, malzeme yapay olarak ince bir tabaka haline getirilmektedir. İnce tabaka haline getirilen malzemenin özellikleri tabaka kalınlıklarına bağlı olarak değişmektedir. İnce film üretiminde, ablasyonla elde edilen demetin özellikleri, film yapısı ve mekanik özellikleri arasındaki ilişki oldukça önemlidir. PLD tekniği kullanılarak ince film üretiminde, ince film özelliklerinin laser güç yoğunluğu, dalgaboyu, numune ve alt tabaka sıcaklıkları ve sistem geometrisine oldukça bağlı olduğu çok iyi bilinmektedir. Oldukça üstün özlellikleri nedeniyle PLD tekniği ince film üretiminde oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. PLD, özellikle erime ve buharlaşma noktası çok yüksek olan, ısıl yöntemlerle buharlaştırılması çok zor olan metalik malzemelerin buharlaştırılmasında etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Bor, renyum, tantalyum, titanyum gibi erime ve buharlaşma noktaları çok yüksek olan malzemelerin bu metodla işlenmesi oldukça üstün özellikler ortaya koymaktadır. Bu çerçevede aşırı sert ince tabakaların üretimi oldukça önem kazanmaktadır. Bu nedenle bu tür malzemelerin PLD yöntemi ile işlenmesi, özellikle Puls Laser Ablasyon ve Depozisyon (PLAD) yöntemi ile ince film üretiminde oldukça başarılı sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada, grubumuz tarafından üretilem PLD sisteminin detayları ile tanıtılmasının yanı sıra elde edilen bazı önemli sonuçları ortaya konacaktır.Anahtar Kelimeler: Puls Laser Depozisyon, PLD, İnce Film,  Reaktif PLD A NEW PULSED LASER DEPOSITION (PLD) SYSTEMDESIGN, PRODUCTION AND APPLICATIONSAbstractPulsed laser deposition (PLD) is simple and highly versatile tool for thin-film and multilayer production. By using PLD, materials have been artificially transformed into thin layers. The materials properties are changed by their thickness when they transformed into layered structure. In thin film deposition, the relationship between plume properties, film structure and mechanical characteristics are very important. In the thin film production using PLD technique, it is well known that the thin film charascteristics are strongly depended on the cumulative influence of the laser power density (fluence), wavelength, temperatures of target sample and substrate and geometry of the sistem. PLD technique has been widely used in thin film preparation because of its excellent properties. PLD technique has been effectively used for the metalic materials whose melting and evoperation points are high and evoperation of them are quite difficult to process by thermal processes. The materials having high melting and evoperation points such as boron, rhenium, tantalum, titanium gain superior properties when it is processed by PLD. In this point of view, the production of ultra hard material surfaces become very impotant task. In this case, PLD processing of these kind of materials, especially Pulse Laser Ablation and Deposition (PLAD) technique has introduced very successful results in the production of the thin film. In this work, some important results will be introduced as well as introduction of PLD system produced by our group.Keywords: Pulsed Laser Deposition, PLD, Thin Film,  Reactive PL

A DFT STUDY ON MOLECULAR STRUCTURE AND POSSIBLE CONFORMERS OF TARTARIC ACID

A DFT STUDY ON MOLECULAR STRUCTURE AND POSSIBLE CONFORMERS OF TARTARIC ACIDAbstractIn order to determine molecular structure, a conformational analysis of tartaric acid was performed and eight stable conformers were determined. The conformational space of the tartaric acid was scanned using molecular mechanic calculations performed by courtesy of the Spartan08 program.  In addition, the most stable structure of tartaric acid that has the lowest energy structure is determined.  Geometry optimizations were performed with Becke’s three-parameter hybrid-exchange functional combined with the Lee–Yang–Parr correlation functional (B3LYP) method and the standard 6-311++G (d,p) basis set.  The calculated molecular geometry parameters, HOMO-LUMO energies, molecular electrostatic potentials (MEPs) and some thermodynamic parameters were also given for further studies. All these calculations carried out by using Gaussian03W package program.Keywords: DFT, Conformational Analysis, Tartaric Acid, Molecular Thermodynamics TARTARİK ASİTİN MOLEKÜLER YAPİSİ VE OLASİ KONFERMERLERİ HAKKİNDA DFT ÇALİŞMASİÖzetTartarik asitin moleküler yapısını belirlemek için konformasyon analizi uygulanmış ve sekiz kararlı konformere sahip olduğu belirlenmiştir.  Tararik asitin konformasyonel uzayı Spartan08 programıyla moleküler mekanik hesaplama ile taranmıştır. Ayrıca, tartarik asit molekülünün en düşük enerjili kararlı yapısı belirlenmiştir. Lee-Yang-Parr korelasyon fonksiyonelli 3 parametreli Becke karma modeli (B3LYP) ve 6-311++G(d,p) baz seti kullanılarak geometri optimizasyonları gerçekleştirilmiştir. Hesaplanan moleküler geometri parametreleri, HOMO-LUMO enerjileri, moleküler elektrostatik potansiyel (MEPs) ve bazı termodinamik parametreler de ileri çalışmalar için verilmiştir. Tüm hesaplamalar Gaussian03W paket programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Anahtar Kelimeler: DFT, Konformasyon Analizi, Tartarik Asit, Moleküler Termodinami

ELEKTROSTATİK DENEYİ İÇİN ANİMASYONLARIN TASARLANMASI

ELEKTROSTATİK DENEYİ İÇİN ANİMASYONLARIN TASARLANMASIÖzetAnimasyonlar, öğrencilerin derse karşı olumlu görüşler beslemesini sağlar. Öğrenciler animasyon ile üç boyutlu düşünmeyi ve modern eğitim yarışında rekabet etmeyi öğrenmektedirler. Animasyonların aktif  şekilde kullanılması, öğrencilerin önemli kavramlara doğrudan ulaşmasını sağlar ve yararsız bilgi birikiminden arındırır. Animasyonların ders anlatımı sırasında kullanılması, öğrencilerin geçmişte edinilen bilgilerle bağlantı kurmasını sağlar. Bu sayede öğretmen öğrencilere dersi daha zevkli ve kalıcı bir şekilde anlatır. Soyut kavramlar somutlaştırılır. Öğrencilerin sorgulama yeteneği artar. Bir çok çalışmada öğrencilerin, okuduklarının %10’unu, duyduklarının %20'sini, gördüklerinin %30’unu ve hem duyup hem gördüklerinin ise %50'sini hatırladıkları belirtilmiştir. Bu çalışmamızda elektrostatiğin tanımı, sürtünen cisimler arasındaki yük alışverişinin nasıl gerçekleştiği (sürtünme ile elektrik) ve etki ile elektriklenmenin nasıl oluştuğu, animasyonlarla görsel olarak anlatılmış ve bunlarla ilgili deneylerin anlatımı animasyonlarla gerçekleştirilmiştir. Deneylerle ilgili hazırlanan animasyonların dikkat çekici olması ve öğrencilerin derse olan ilgilerini canlı tutabilmek için animasyonlar hazırlanırken kullanılan renklerin ilgi çekici olmasına ve göze hitap etmesine önem verilmiştir. Bilgisayar ekranın gözü yormayacak şekilde düzenlenmesine, animasyonda kullanılan yazıların öğrencilerin öğrenme düzeyine uygun olmasına ve yazıların okunabilecek büyüklükte olmasına özen gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler: Elektrostatik, Animasyon, Fizik EğitimiDESIGNING ANIMATIONS FOR ELECTROSTATICS EXPERIMENTSAbstractAnimations ensure positive feedback of students for lessons. With animations, students learn to think in three dimensions and also learn to compete in modern education race. Active use of animation provides direct access to important concepts and thus purify education from useless knowledge. The use of animation during lectures, allows students to connect current knowledge with previously acquired information. In this way, teaching transforms into a pleasant and permanent shape and abstract concepts becomes embodied with an increase in questioning ability of students. In several studies it is seen that students tend to remember 10% of what they read, 20% of what they heard, 30% of what they saw and 50% of what they both heard and seen. In this study, definition of electrostatics, realization of triboelectric effect between materials which brought into contact with different materials (charge by friction) and electrification with effect is told visually by animations and related experiments are also animated. While preparing the animations, picked colors and color palettes are chosen with care to be visually pleasing to keep students interest in lecture alive and also to make animations even more striking. Text font size in the animations are selected with care to be easily readable, text necessity and suitability is adjusted for learning levels of students and also the computer screen is arranged to prevent eye strain.Keywords:  Electrostatics, Animation, Physics Educatio

DIODE PROPERTY OF n-ZnO/p-Si HETEROJUNCTION STRUCTURE IN THE DARK AND ILLUMINATION CONDITION

DIODE PROPERTY OF n-ZnO/p-Si HETEROJUNCTION STRUCTURE IN THE DARK AND ILLUMINATION CONDITIONAbstractIn this study, Zinc Oxide (ZnO) thin film was deposited on the Silicon (Si) wafer by Pulsed Laser Deposition (PLD) to form n-ZnO/p-Si heterojunction.  The morphological and the crystal structure of ZnO thin film was analysed and interpreted by Atomic Force Microscopy (AFM) and X-Ray Diffraction (XRD), respectively.  The absorption spectrum was obtained by using the UV-Vis spectra and the band gap (Eg) was found by using Tauc Law.  The current density-Voltage (J-V) plot was obtained at room temperature (RT) in the dark and under illumination.  The barrier height (BH) and ideality factor were found about 0.46 eV and 1.35, respectively.  The largest values of open circuit voltage (Voc) and short-circuit current (Jsc) were about 100 mV and 3×10-2 mA/cm2, respectively.  It has been measured that ZnO/Si heterojunction diode behaves a solar cell like device under the illumination conditions.Keywords: Heterojunction, open circuit voltage, short circuit current, barrier height, ideality factorKARANLIK ve AYDINLIK ŞARTLARDA n-ZnO/p-Si HETEROEKLEM YAPISININ DİYOT ÖZELLİĞİÖzetBu çalışmada, n-ZnO/p-Si heteroeklem oluşturmak için Silikon (Si) wafer üzerine Çinko Oksit (ZnO) ince film Puls Lazer Deposizasyon (PLD) ile depozit edilmiştir. ZnO ince filmin morfolojik ve kristal yapısı, sırasıyla Atomik Kuvvet Mikroskopu (AFM) ve X-Ray Kırınımı (XRD) ile analiz edilmiş ve yorumlanmıştır. Soğurma spektrumu UV-Vis spektrumu kullanılarak elde edilmiş ve bant aralığı (Eg) Tauc yasası kullanılarak bulunmuştur. Akım yoğunluğu-Gerilim (J-V) grafiği, oda sıcaklığında (RT) karanlıkta ortamda ve ışık altında elde edilmiştir. Bariyer yüksekliği (BH) ve idealite faktörü sırasıyla yaklaşık 0.46 eV ve 1.35 bulunmuştur. Açık devre voltajının (Voc) ve kısa devre akım yoğunluğunun (Jsc) en büyük değerleri sırasıyla 100 mV ve 3x10-2 mA/cm2’dir. ZnO/Si heteroeklem diyotunun ışık altında güneş piline benzer bir cihaz gibi davrandığı gözlemlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Heteroeklem, açık devre voltajı, kısa devre akımı, bariyer yüksekliği, idealite faktör

FEMTOSANİYE LASER Z-SCAN TEKNİĞİ İLE MALZEMELERİN NONLİNEER OPTİK KARAKTERİZASYONU

FEMTOSANİYE LASER Z-SCAN TEKNİĞİ İLE MALZEMELERİN NONLİNEER OPTİK KARAKTERİZASYONUÖzetFarklı yapıdaki sıvı kristallerin, organik malzemelerin ve saydam optik malzemelerin; lineer olmayan soğurma (NLA) ve lineer olmayan kırılma (NLR) gibi optik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla geniş çaplı uygulamalar ve güvenilir yöntemler geliştirilmiştir.  Z-tarama metodu, yoğunlaşmış ışık demeti boyunca incelenecek malzemeyi yatay bir düzlemde (optik eksen boyunca) ve odak noktasından geçecek şekilde hareket ettirerek farklı şiddetlerle etkileşmesi üzerine dayanan bir tarama yöntemidir. Z-tarama tekniği puls laserler kullanılarak da malzemenin optiksel lineer olmayan özelliklerinin belirlenmesinde kullanılmaktadır.  Bu yöntem ile lineer olmayan soğurma katsayısı ve lineer olmayan kırılma indisi bağıntıları belirlenerek malzeme için ayırt edici bazı özellikler yapılan hesaplamalar ile saptanabilmektedir. Bu çalışma kapsamında z-tarama sistemi femtosaniye (fs)  laser ile birlikte kullanılarak sıvı içerisinde puls laser ablasyon ile elde edilmiş olan PMMA, altın (Au) ve bakır (Cu) nanoparçacıkların lineer olmayan optik parametreleri elde edilmiştir.  Aynı zamanda z-tarama deney düzeneğinde referans çalışması olarak CS2 molekülünün analizleri de yapılmıştır ve sonuçların literatür ile uyumlu olduğu gösterilmektedir.Anahtar Kelimeler: Laserler, Femtosaniye Laser, Z-tarama, Lineer Olmayan OptikTHE OPTICAL CHARACTERIZATION OF THE MATERIALS WITH FEMTOSECOND LASER Z-SCAN TECHNIQUEAbstractA wide range of applications and reliable methods have been developed to determine the optical properties such as nonlinear absorption (NLA) and nonlinear refraction (NLR) of the different types of liquid crystals, organic materials and optically transparent materials. The z-scan method is accepted as a method based on material interaction with different laser intensity by moving in a horizontal plane along the intensive laser beam. The z-scan technique with femtosecond lasers is used to determine the nonlinear optical properties of the material. With this method, the nonlinear absorption coefficient and nonlinear refractive index can be calculated to determine the distinguishing feature of the materials. In this study, a z-scan system used with femtosecond laser system which has been obtained nonlinear optical parameters rhenium, gold and copper nanoparticles achieved by pulse laser ablation method and also z-scan experimental setup was performed for CS2 molecule as a reference study and results have been shown to be consistent with the literature.Keywords: Lasers, Femtosecond Laser, Z-scan, Nonlinear Optic

PULSLU LASER DEPOZİSYON (PLD) YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN FTO ve ZnO İNCE FİLMLERİN MORFOLOJİK VE OPTİK ÖZELLİKLERİ

PULSLU LASER DEPOZİSYON (PLD) YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN FTO ve ZnO İNCE FİLMLERİN MORFOLOJİK VE OPTİK ÖZELLİKLERİ  ÖzetBu çalışmada, PLD tekniği ile oda sıcaklığında (RT) soda lime cam (SLG) alt tabaka üzerine büyütülen Flor (F) katkılı SnO2 (FTO) ve ZnO ince filmlerin üretiminde; laser enerjisinin, filmlerin optik ve morfolojik özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir.  Bununla birlikte, faklı O2 gaz basıncında ZnO ince filmleri büyütülmüş ve bir ZnO ince film 300 oC sıcaklıkta tavlanmıştır.  İnce filmlerin, morfolojik yapısı Atomik Kuvvet Mikroskop (AFM) yöntemi, kristal yapısı ise X-ışını kırınımı  (XRD) yöntemi ile analiz edilmiştir.  FTO ve ZnO ince filmleri genel olarak gözenekli yapıdadır.  PLD ile oda sıcaklığındaki SLG üzerine büyütülen FTO ve ZnO ince filmler polikristal yapıya sahiptirler.  İnce filmler spektrumun görünür bölgesinde şeffaftırlar ve 3.75 eV (FTO), 3.50 eV (ZnO), 3.30 eV (tavlanmış ZnO) bant aralıklarına (Eg) sahiptirler. Çalışmada, laser enerjisi (FTO ve ZnO ince filmlerinin), O2 gaz basıncı ve tavlama sıcaklığı değerlerinin (sadece ZnO ince filminin) üretilen ince filmlerin morfolojik ve kristal yapıları ile optik özellikleri üzerine etkileri ayrıntılı olarak incelenmiş ve yorumlanmıştır.Anahtar Kelimeler: Pulslu Laser Depozisyon, ZnO, FTO, laser, bant aralığı, ince film, polikristal.MORPHOLOGICAL AND OPTICAL PROPERTIES OF FTO AND ZnO THIN FILMS PRODUCED BY PULSED LASER DEPOSITION (PLD) METHODAbstractIn this study, in the production of Fluorine (F) doped SnO2 (FTO) and ZnO thin films grown on soda lime glass (SLG) substrate by PLD technique at room temperature (RT); the effects of laser energy on optical and morphological properties of films have been investigated.  However, ZnO thin films were grown in a different O2 gas pressure and a ZnO thin film was annealed at 300 oC.  The morphological structure of thin films was analysed by Atomic Force Microscopy (AFM) method and the crystal structure by X-ray diffraction (XRD) method.  FTO and ZnO thin films are generally porous. FTO and ZnO thin films grown on PLD at room temperature on SLG substrate have polycrystalline structure. Thin films are transparent in the visible region of the spectrum and have the band gaps (Eg) of 3,75 eV (FTO), 3.50 eV (ZnO), 3.30 eV (annealed ZnO).  In the study, the effects of laser energy (FTO and ZnO thin films), O2 gas pressures and annealing temperature values (only ZnO thin film) on the morphological, crystal structures and optical properties of thin films were examined and interpreted in detail.Keywords: Pulsed Laser Deposition, ZnO, FTO, laser, band gap, thin film, polycrystalline

Utilizing Gold Nanoparticle Decoration for Enhanced UV Photodetection in CdS Thin Films Fabricated by Pulsed Laser Deposition: Exploiting Plasmon-Induced Effects

UV sensors hold significant promise for various applications in both military and civilian domains. However, achieving exceptional detectivity, responsivity, and rapid rise/decay times remains a notable challenge. In this study, we address this challenge by investigating the photodetection properties of CdS thin films and the influence of surface-deposited gold nanoparticles (AuNPs) on their performance. CdS thin films were produced using the pulsed laser deposition (PLD) technique on glass substrates, with CdS layers at a 100, 150, and 200 nm thickness. Extensive characterization was performed to evaluate the thin films’ structural, morphological, and optical properties. Photodetector devices based on CdS and AuNPs/CdS films were fabricated, and their performance parameters were evaluated under 365 nm light illumination. Our findings demonstrated that reducing CdS layer thickness enhanced performance concerning detectivity, responsivity, external quantum efficiency (EQE), and photocurrent gain. Furthermore, AuNP deposition on the surface of CdS films exhibited a substantial influence, especially on devices with thinner CdS layers. Among the configurations, AuNPs/CdS(100 nm) demonstrated the highest values in all evaluated parameters, including detectivity (1.1×1012 Jones), responsivity (13.86 A/W), EQE (47.2%), and photocurrent gain (9.2)