Düşük Yayıcı Kaplama Tasarımı, Hazırlanması ve Karakterizasyonu
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Fizik Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Özlem Duyar Coşkun
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Birçok ülkede üretilen enerjinin % 40’ından fazlası binaların ısıtılması ve soğutulması
için harcanmaktadır. Binalarda enerji tüketiminin azaltılması pencere camlarının
kızılötesi radyasyon geçirgenliğinin ve yansıtmasının kontrol edilmesiyle mümkündür.
Enerji-verimli cam kaplamalarından biri olan düşük yayıcı kaplamaların kullanım
amacı, yaşam alanının içi ile dış ortam arasındaki ısı transferini azaltmaktır.
Bu tez çalışmasında, dielektrik/metal/dielektrik (D/M/D) şekillenimine sahip düşük
yayıcı kaplamalar tasarlandı ve hazırlandı. Düşük yayıcı kaplamaların metalik/metal
katmanı olarak, farklı büyütme koşullarında hazırlanan, titanyum nitrür (TiNx) veya
gümüş (Ag) ince fimler, dielektrik katmanı olarak ise elmas-benzeri karbon (DLC) veya
alüminyum-katkılı çinko oksit (AZO) ince filmler kullanıldı. TiNx ve DLC ince filmler
DC magnetron kopartma yöntemiyle, Ag ve AZO ince fimler ise RF magnetron
kopartma yöntemiyle, cam alttaşlar üzerinde büyütüldü.
Hazırlanan ince filmlerin optik ve yapısal karakterizasyonu yapıldı. Film büyütme
koşullarının filmlerin optik özellikleri, bağlanma özellikleri, mikroyapısı, faz bileşenleri
ve kızılötesi yayma oranları üzerindeki etkileri UV-VIS-NIR spektrofotometre, XPS,
Raman spektroskopisi, SEM, AFM, XRD ve FTIR ölçümleriyle incelendi. TiNx, Ag,
DLC ve AZO ince filmlerin (s ve p kutuplu ışık için) ölçülen optik geçirgenlik ve optik
yansıtma spektrumlarına, eş zamanlı olarak, uygun kuramsal optik modellere benzetişim
ii
(eğri çakıştırma işlemi) yapılarak, filmlerin optik sabitlerinin dalgaboyu ile değişimi,
kalınlıkları ve tabaka dirençleri elde edildi. Bu yöntemle bulunan film kalınlıkları ve
tabaka dirençleri, sırasıyla, profilometre ve standart dört nokta kontak yöntemleri ile
doğrulandı. Ayrıca, film büyütme koşullarının AZO filmlerin kızılötesi dalgaboyu
aralığında optik yansıtmasına etkisi ayrıntılı olarak araştırıldı.
Düşük yayıcı kaplamalarda metal katman ve dielektrik katman olarak kullanan filmler
için optimum büyütme koşulları belirlendi. Bu filmler cam alttaş üzerinde D/M/D
şekilleniminde büyütülerek, farklı metal (TiNx veya Ag) ve dielektrik katmana (DLC
veya AZO) sahip düşük yayıcı kaplamalar üretildi. Bu kaplamaların düşük yayıcı
performansları (görünür bölgede yüksek optik geçirgenlik ve kızılötesi bölgede düşük
yayma oranı) birbiriyle ve literatürde yer alan düşük yayıcı kaplamaların performansları
ile karşılaştırıldı.
Bu çalışmada, kızılötesi bölgede en küçük yayma oranı (߳=0,027) AZO/Ag/AZO düşük
yayıcı kaplama için elde edildi. Bu kaplamanın uzun-dalgaboylu ısıl radyasyon
dalgaboyu aralığında optik yansıtması yaklaşık % 97 ve görünür bölgedeki ortalama
optik geçirgenliği yaklaşık % 75’dir. Sahip olduğu bu özellikler nedeniyle,
AZO/Ag/AZO kaplama enerji-verimli binaların camlarında kullanılabilir.