Optoelektronik Uygulamalar için Nb+5 Katkılı Çinko Borat Camların Sentezi ve Optik, Termal ve Yapısal Özelliklerinin Belirlenmesi
Abstract
Bu çalışmada niyobyum pentaoksit (Nb2O5) katkılı yüksek oranda çinko oksit (ZnO) içeren çinko borat (ZnB) oksit camlar yüksek sıcaklıkta eritme tavlama yöntemi ile başarıyla sentezlenmiştir. Sentezlenen camlara ait yapısal karakterler diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ile belirlenmiştir. DSC verilerine göre camsı geçiş (Tg), kristallenme (Tc), erime (Tm) sıcaklıkları ve termal kararlılıklar (T) belirlenerek Nb2O5 değişimiyle ilgisi açıklanmıştır. DSC verilerine göre Tg, Nb2O5 konsantrasyonunun artışıyla 560oC’den 555oC’ye; Tc, 681oC’den 657oC’ye düşmüştür. Sentezlenen cam numunelerin termal kararlılığı ise Nb2O5 artışıyla 121oC’den 102oC’ye düşmüştür. FTIR verilerine göre borun ve çinkonun yapısal birimleri açıklanmıştır. Borun cam matrisini BO3, BO4 ve borok-sol halka yapısal birimleriyle oluşturduğu, çinkonun ise cam matrisine tetrahedral ZnO4 ve oktahedral ZnO6 yapısal birimleri ile katkıda bulunduğu, niobyumun yapıda düzenleyici görev üstlendiği belirlenmiş-tir. Verilerin değerlendirilmesi sonucunda niyobyumun cam ağında oktahedral NbO6 biriminde bulunduğu gözlenmiştir. Nb2O5’in en belirgin biçimde değiştirdiği özelliklerin başında optik özellikler gelmektedir. Direkt ve indirekt optik bant aralığı, Urbach enerjisi, kırılma indisi üzerinde çalışılmış, geçirgenlik spekt-rumda çok net olmayan kaymalar gözlenmiştir. Optik bant aralığı Nb2O5 artışıyla azaldığı, Urbach enerjisi-nin arttığı belirlenmiştir. Sentezlenen numunelere ait yoğunluk, molar hacim ayrıca incelenmiş ve Nb2O5 konsantrasyonundaki artışın yoğunluk ve molar hacim değerlerini belirgin bir biçimde arttırdığı görülmüştür.
Keywords
Supporting Institution
Project Number
Thanks
References
- Abdel-Baki, M.ve El-Diasty, F. (2011). Role of oxygen on the optical properties of borate glass doped with ZnO. Journal of Solid State Chemistry, 184, 2762-2769.
- Agarwal, A., Sheoran, A., Sanghi, S., Bhatnagar, V., Gupta, S.K. ve Arora, M. (2010). Structural investigation and electron paramagnetic resonance of vanadyl doped alkali niobium borate glasses. Spectrochimica Acta Part A, 75, 964–969.
- Aleksandrov, L., Komatsu, T., Iordanova, R. ve Dimitriev, Y. (2011). Structure study of MoO3-ZnO- B2O3 glasses by Raman spectroscopy and formation of ZnMoO4 nanocrystals. Optical Materials, 33, 839-845.
- Altaf, M., Chaudhry, M. A. ve Zahid, M. (2003). Study of optical band gap of zinc-borate glasses. Journal of Research (Science), 14(2), 253-259.
- Annapurna, K., Kumar, A., Dwivedi, R.N. ve Hussain, N.S. (2000). Fluorescence spectra of Cu+: ZnO- B2O3-SiO2 glass. Materials Letters, 45, 23-26.
- Arora, S., Kundu, V., Goyal, D.R. ve Maan, A.S. (2013). Effect of stepwise replacement of LiF by ZnO on structural and optical properties of LiF. B2O3 glasses. Turkish Journal of Physics, 37, 229 – 236.
- Bale, S. ve Rahman, S. (2012). Electrical conductivity studies of Bi2O3-Li2O-ZnO-B2O3 glasses. Materials Research Bulletin, 47, 1153-1157.
- Bale, S., Rahman, S., Awasthi, A.M. ve Sathe, V. (2008). Role of Bi2O3 content on physical, optical and vibrational studies in Bi2O3-ZnO-B2O3 glasses. Journal of Alloys and Compounds, 460, 699-703.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
-
Journal Section
Research Article
Authors
Gökhan Kılıç
*
0000-0002-6762-6898
Türkiye
U. Gökhan İşsever
This is me
0000-0001-7145-4999
Türkiye
Publication Date
May 22, 2020
Submission Date
October 6, 2019
Acceptance Date
January 9, 2020
Published in Issue
Year 2020 Volume: 6 Number: 1
Cited By
Ta2O5-doped zinc-borate glasses: physical, structural, optical, thermal, and radiation shielding properties
Applied Physics A
https://doi.org/10.1007/s00339-020-04041-zA journey for exploration of Eu2O3 reinforcement effect on zinc-borate glasses: Synthesis, optical, physical and nuclear radiation shielding properties
Ceramics International
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.09.103Impact of controlled oxidation and incorporation of high entropy rare-earth alloys (HE-REAs) on the structural, physical, optical, and radiation shielding performance of zinc-borate glasses
Journal of Alloys and Compounds
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.181904