Kendiliğinden yığılma ve dönel kaplama yöntemleri ile üretilen organik ince filmlerin gaz algılayıcı özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, kendiliğinden yığılma ve dönel kaplama yöntemleri kullanılarak üretilen PMMA polimer ince filmlerin karakterizasyonu UV-Görünür Bölge Spektroskopisi, Atomik Kuvvet Mikroskobu ve Spektroskopik Elipsometri kullanılarak incelenmiştir. Üretilen bu ince filmlerin gaz etkileşme özellikleri Kuartz Kristal Mikrobalans ve Yüzey Plazmon Rezonansı teknikleri kullanılarak incelenmiştir. İnce filmlerin yapısal özelliklerinin incelenmesi sonucu her iki ince film üretim yöntemi ile üretilen ince filmlerin de alttaş üzerine üretiminin gerçekleştirilebildiği anlaşılmış ve elde edilen sonuçların daha önce PMMA polimer ince filmleri için elde edilen sonuçlar ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Kendiliğinden yığılma yöntemiyle üretilen ince filmlerin her tabakanın kalitesinin birbirine benzer olduğu sonucuna Kuartz Kristal Mikrobalans incelemeleri sonucu varılmıştır. Dönel kaplama ince film üretim yöntemi ile üretilen ince filmlerin üretimi esnasında uygulanan dönme hızının film kalınlığına etki ettiği UV-Görünür Bölge spektroskopisi sonuçları ile belirlenmiştir. Gaz etkileşme özellikleri incelenen ince filmlerin test edilen gazların incelenen derişim aralıklarında bu gazlara karşı duyarlı, geri dönüşümlü ve tekrarlanabilir tepkiler verdiği gözlenmiştir. Gaz etkileşme özellikleri incelenen gazların dipol momentleri, çözünürlük parametreleri ve molar hacimleri cinsinden yorumlanmıştır. Gazların önce ince filmin yüzeyinde adsorplanarak ince bir film tabakası oluşturması ve daha sonra ince flmin içine doğru nüfuz etmesi ile açıklanan iki aşamalı bir gaz etkileşme mekanizması önerilmiştir.

In this work, characterisation of PMMA polymer thin films that have been fabricated using self assembly and spin coating thin film fabrication techniques has been investigated using UV-Visible Spectroscopy, Atomic Fore Microscopy and Spectoscopic Eliipsometry. Gas sensing properties of these thin films have been investigated using Quartz Crystal Microbalance and Surface Plasmon Resonance techniques. The structural characterisation of thin films showed that thin films have been succesfully fabricated onto substrates using both thin film fabrication methods and obtained results were found to be in aggreement with the previous results obtained for PMMA polymer thin films. Quartz Crystal Microbalance results showed that all individual self assembled thin film layers were similar with each other. UV-Visible Spectroscopy results showed that the spin speed of the substrates which is applied during the fabrication of spin coated thin films influence the thicknesses of the spin coated thin films. Thin films which the gas sensing properties have been investigated were found to be sensitive to these analyte gases within the investigated range of concentration, and were giving reversible and reproduceable responses. Gas sensing properties were investigated in terms of dipol moments, solubility parameters and molar volumes of the analyte gases. A gas sensing mechanism have been proposed that in the first step of the mechanism gas molecules form a wet layer on top of the polymer thin film as a result of adsorption and in the second step gas molecules difuse within the thin film structure.