İletken polimer ve metal parçacık içeren kompozit filmler

Abstract

Ti alttabaka üzerine elektropolimerizasyon tekniği ile büyütülen 2 μm kalınlığında PPy tabakası yıkanarak CoCu çözeltisine daldırıldı. Bu çözeltide elektrot olarak kullanılan Ti/PPy tabakası üzerine -0,2 V, -0. 4 V ve -0,6 V’ da 5 s, 10 s ve 15 s süreler için Cu tohumları elde edilmeye çalışıldı. Bu işlemden sonra -1,5 V depozisyon potansiyelinde CoCu parçacıklar üretilerek PPy/CoCu kompozit filmleri elde edildi. Çalışma sırasında kullanılan potansiyel değerleri, Dönüşümlü voltametri tekniği ile çözeltilerden alınan voltamogramlardan yola çıkarak belirlendi. Ayrıca kompozit filmlerin elektrokimyasal karaterizasyonu için parçacıkların depozisyonu sırasında kaydedilen akım yoğunluğuzaman grafikleri, Mott-Schottky (M-S) ve Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ölçümleri kullanıldı. M-S ölçümlerinden numunelerin p-tipi özellik gösterdiği tayin edildi. Aynı zamanda her kompozit film için taşıyıcı yoğunluğu (NA) ve düz bant potansiyeli (Efb) değerleri hesaplandı. EIS ölçüm sonuçları, Nyquist ve Bode grafikleri ile verildi. Sonuçlar R(CR(CR))(QR) ve R(QR(CR))(CR) devre modellerinden faydalanılarak fit edildi. Seçilen eşdeğer devrelerde χ2 değeri 10-4 civarındadır ve tüm devre elemanları için bulunan değerlerin hata oranı %10’ dan düşüktür. PPy tabakasının ve PPy/CoCu kompozit filmlerin Doğrusal Taramalı Voltametri tekniği ile ise CoCu parçacıkların geri çözünme potansiyelleri ve akım verimliliği incelendi. PPy/CoCu kompozit filmler için akım verimliliği %40’ın üzerindedir. Taramalı Elektron Mikroskobu görüntüleri ile yüzey morfolojileri hakkında bilgi elde edildi. Enerji Ayırmalı X-ışını spektroskopisi analizi ile PPy tabakasının, PPy tabakası üzerine elde edilmeye çalışılan Cu tohumlarının ve PPy/CoCu kompozit filmlerin kimyasal bileşimleri tayin edildi. Titreşken Numune Manyetometresi ile kompozit filmlerin manyetik özellikleri belirlendi.

PPy layer having 2 μm thickness was electropolymerized and used as an electrode for CoCu solution. In CoCu solution, Cu seeds were grown by applying the deposition potentials of -0,2, -0,4 and -0,6 V for the time of 5, 10 and 15 s. After that CoCu particles were deposited at the potential of -1,5 V. At the end of this procedure PPy/CoCu composite films have been prepared. The applied potentials were determined by Cyclic Voltammetry from deposition solutions. Moreover, electrochemical characterization was done by current density-time transients, Mott-Schottky (M-S) measurements and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). From M-S plots ptype conductivity, carrier density (NA) and flat band potential (Efb) were calculated. EIS results were presented as Nyquist and Bode plots. The circuits of the composite films are R(CR(CR))(QR) and R(QR(CR))(CR). The χ2 values are on the scale of 10-4 and the relative error for each circuit element is less than 10%. Linear Scan Voltammetry was used to determine both dissolution potentials and the current efficiency of CoCu particles. For each PPy/CoCu composite films, the current efficiency is calculated as more than 40%. Morphology was studied by Scanning Electron Microscopy. The chemical composition of the PPy layer, Cu seeds on the PPy layer and PPy/CoCu composite films was investigated by Energy Dispersive X-ray Spectrometry. Magnetic properties were analyzed by Vibrating Sample Magnetometer.