The Effect of ZnO Doping Amount on the Electrical and Optical Properties of TiO2-CaO-Al2O3-Na2O-SiO2 Glass Structure

Abstract

ÖzetBu çalışmada, klasik erime-söndürme tekniği ile 1TiO 2 -3CaO-1Al 2 O 3 -25Na 2 O-(70-x)SiO 2 : xZnO (x= 0, 5, 10, 15 % ağırlık) yapısında dört adet cam yapısı hazırlanmıştır. Üretilen bu camların elektriksel ve optik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. İletim mekanizmalarını araştırmak için sıcaklığa bağlı elektriksel ölçümleri alınmış ve klasik Arrhenius bağıntısı ile aktivasyon enerjileri saptanmıştır. Üretilen cam yapıların soğurma spektrumları kullanılarak optik bant aralıkları hesaplanmıştır. Ayrıca, spektroskopik elipsometri tekniği kullanılarak numunelerin kırılma indisi ve sönüm katsayısı değerleri belirlenmiştir. Alınan ölçümler sonucunda, cam yapısına eklenen ZnO miktarı arttıkça aktivasyon enerjilerinin genelde arttığı, kırılma indisi değerlerinin azaldığı ve geçirgenlik değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Özellikle %15 ZnO içeren silikat cam yapısının görünür bölgedeki geçirgenliği %95'e ulaşmıştır. The Effect of ZnO Doping Amount on the Electrical and Optical Properties of TiO AbstractIn this study, four glass structures of the composition 1TiO 2 -3CaO-1Al 2 O 3 -25Na 2 O-(70-x)SiO 2 : xZnO (x= 0, 5, 10, 15, weight %) were prepared by the melting quenching technique. It is aimed to investigate the electrical and optical properties of these glasses. Temperature dependent electrical measurements were carried out to analyzed the conduction mechanisms and activation energies determined by classical Arrhenius relation. Optical band gap values were calculated using absorption spectrums of prepared glass structures. Also, refractive index and extinction coefficient values of samples were determined by using Spectroscopic Ellipsometry (SE) technique. As a result of measurements, it is observed that the activation energy generally increases, the refractive index decreases, and the transmittance value increases by the increase of the ZnO amount. Especially, the transmittance of the silicate glass structure with 15% ZnO content has been reached to 95% in the visible region.