Araştırma Makalesi
Geliştirilmiş Ce ve Sm Katkılı LaB₆ İnce Filmlerinin Yakın Kızılötesi Soğurma Özelliklerinin İncelenmesi
Öz
Bu çalışma, dönel kaplama tekniği kullanılarak, yakın kızılötesi (NIR) bölgede 1064 nm dalga boyunu soğuracak şekilde verimli alan emisyon özelliklerine sahip nanoyapılı La(OH)3 ve LaB6 malzemelerinin sentezlenmesi daha sonra da LaB6 malzemesinin nadir toprak elementlerinde olan Ce ve Sm ile katkılanmasının üzerine odaklanmıştır. La(OH)3 ve LaB6 malzemeleri laboratuvar ortamında sentezlenmiş, ardından optik ve yapısal karakterizasyonları tamamlanarak nadir toprak elementlerinden olan Ce ve Sm ile katkılandıktan sonra katkılı ince filmler oluşturulmuştur. Difüzyon fırınında katkılama işlemi yapılmış ve süreçteki reçeteler, ekonomik ve tekrarlanabilir sonuçlar için optimize edilmiştir. Dönel kaplama sistemi ile cam alttaşlar üzerine kaplanan filmlerin yapısal ve optik özellikleri incelenmiştir. Katkılı LaB6 filmlerinin 900-1000 nm aralığındaki soğurma vadisinde %60 oranında NIR soğurma ve %70 oranında görünür ışık geçirgenliği sağladığı gözlemlenmiştir. XRD, FTIR, SEM, AFM ve SIMS analizleri ile malzemelerin homojen bir dağılıma sahip olduğu ve başarıyla sentezlendiği doğrulanmıştır. Bu sonuçlar, LaB6 ince filmlerinin optik performansını artırarak kızılötesi cihazlarda kullanım potansiyelini ortaya koymaktadır.
Anahtar Kelimeler
Proje Numarası
TUBITAK No 120F322
Kaynakça
- Mondal, S., Rau, A. V., Lu, K., Li, J.-F., & Viehland, D. (2023). Multicomponent hexaborides with low work functions by ultra-fast high temperature sintering. Open Ceramics, 16, 100479.
- Zhang, H., Zhang, Q., Tang, J., & Qin, L. C. (2005). Single-crystalline LaB₆ nanowires. Journal of the American Chemical Society, 127(9), 2862–2863.
- Harada, K., Nagata, H., & Shimizu, R. (1991). <310> single-crystal LaB₆ as thermal field emitter of high brightness electron source. Journal of Electron Microscopy, 40(1), 1–4.
- Schell, G., Winter, H., Rietschel, H., & Gompf, F. (1982). Electronic structure and superconductivity in metal hexaborides. Physical Review B, 25(3), 1589–1599.
- Torgasin, K., Morita, K., Zen, H., Masuda, K., Bakr, M., Nagasaki, K., Kii, T., & Ohgaki, H. (2019). Study on anomalous photoemission of LaB₆ at high temperatures. Physica Scripta, 94(7), 075701.
- Zhang, H., Tang, J., Zhang, Q., Zhao, G., Yang, G., Zhang, J., Zhou, O., & Qin, L. C. (2006). Field emission of electrons from single LaB₆ nanowires. Advanced Materials, 18(1), 87–91.
- Bao, L. H., Tegus, O., Zhang, J. X., Zhang, X., & Huang, Y. K. (2013). Large emission current density of LaₓCe₁−ₓB₆ high quality single crystals grown by floating zone technique. Journal of Alloys and Compounds, 558, 39–43.
- Hwang, K. C., Banerjee, P., & Shanmugam, M. (2024). Mid-IR light-activatable full spectrum LaB₆ plasmonic photocatalyst. Advanced Materials, 36(9), 2307054.
- Yadav, K. K., Kumar, G., Ankush, Ghosh, S., & Jha, M. (2022). Design of new process for stabilization of LaₓGd₁₋ₓB₆ nanorods and their field emission properties. Materials Science and Engineering: B, 282, 115759.
- Chen, L., Liu, R., Chen, W., Zhang, B., Lv, J., & Zhang, J. (2024). The effects of bias and content adjusting on LaB₆-doped carbon films for 316L stainless steel bipolar plates. International Journal of Hydrogen Energy, 58, 326–332.
- Kamble, S. A., Harpale, K., Nandi, A., Ghorui, S., Bhattacharjee, D., Bhoraskar, S. V., More, M. A., & Mathe, V. L. (2022). Thermal plasma synthesized nano-powders of (LaCe)B₆ starting from oxide-based precursors and its field electron emission performance. Advanced Powder Technology, 33(4), 103526.
- Kablov, E. N., Shchegoleva, N. E., Lebedeva, Y. E., Zhuravleva, P. L., Vaganova, M. L., & Chainikova, A. S. (2023). Lanthanum hexaboride production by borothermal reduction – an investigation. Glass and Ceramics, 80(1–2), 58–69.
- Nersisyan, H. H., Kim, W. B., Choi, W. S., Woo, H.-Y., Hong, S.-J., & Lee, J. H. (2021). Rare-earth hexaboride 2D nanostructures synthesis and coupling with NaAlH₄ for improved hydrogen release. Ceramics International, 47(1), 877–888.
- Schelm, S., & Smith, G. B. (2003). Dilute LaB₆ nanoparticles in polymer as optimized clear solar control glazing. Applied Physics Letters, 82(24), 4346–4348.
- Chao, L., Bao, L., Wei, W., & Tegus, O. (2019). A review of recent advances in synthesis, characterization and NIR shielding property of nanocrystalline rare-earth hexaborides and tungsten bronzes. Solar Energy, 190, 10–27.
- Zhou, S., Zhang, J., Liu, D., Hu, Q., & Huang, Q. (2014). The effect of samarium doping on structure and enhanced thermionic emission properties of lanthanum hexaboride fabricated by spark plasma sintering. Physica Status Solidi (a), 211(3), 555-564.
- Chao, L., Bao, L., Shi, J., Wei, W., Tegus, O., & Zhang, Z. (2015). The effect of Sm-doping on optical properties of LaB6 nanoparticles. Journal of Alloys and Compounds, 622, 618-621.
- Xiao, L., Su, Y., Qiu, W., Liu, Y., Ran, J., Wu, J., ... & Peng, P. (2016). Solar radiation shielding properties of transparent LaB6 filters through experimental and first-principles calculation methods. Ceramics International, 42(12), 14278-14281.
- Li, Q., Zhao, Y., Fan, Q., & Han, W. (2017). Synthesis of one-dimensional rare earth hexaborides nanostructures and their optical absorption properties. Ceramics International, 43(14), 10715-10719.
- Patra, R., Ghosh, S., & Ganguli, A. K. (2012). Manipulating the anisotropy and field emission of lanthanum hexaboride nanorods. RSC advances, 2(20), 7875-7885.
- Baker, J. L., Widmer-Cooper, A., Toney, M. F., Geissler, P. L., & Alivisatos, A. P. (2010). Device-scale perpendicular alignment of colloidal nanorods. Nano letters, 10(1), 195-201.
- Zanella, M., Gomes Pinto Fernandes, R. F., Povia, M., Giannini, C., Zhang, Y., Riskin, A., ... & Manna, L. (2011). Self-assembled multilayers of vertically aligned semiconductor nanorods on device-scale areas. Advanced Materials, 23(19), 2205-2209.
- Zhang, H., Tang, J., Zhang, Q., Zhao, G., Yang, G. U. A. N. G., Zhang, J. I. A. N., ... & Qin, L. C. (2006). Field emission of electrons from single LaB6 nanowires. Advanced Materials, 18(1), 87-91.
- Zhang, H., Zhang, Q., Tang, J., & Qin, L. C. (2005). Single-crystalline CeB6 nanowires. Journal of the American Chemical Society, 127(22), 8002-8003.
- Harada, K., Nagata, H., & Shimizu, R. (1991). < 310> single-crystal LaB6 as thermal field emitter of high brightness electron source. Microscopy, 40(1), 1-4.
- Sato, Y., Terauchi, M., Mukai, M., Kaneyama, T., & Adachi, K. (2011). High energy-resolution electron energy-loss spectroscopy study of the dielectric properties of bulk and nanoparticle LaB6 in the near-infrared region. Ultramicroscopy, 111(8), 1381-1387.
- Bao, L., Chao, L., Wei, W., & Tegus, O. (2015). Tunable transmission light in nanocrystalline La1− xEuxB6. Materials Letters, 139, 187-190.
Toplam 27 adet kaynakça vardır.
Ayrıntılar
| Birincil Dil | Türkçe |
|---|---|
| Konular | Klasik ve Fiziksel Optik |
| Bölüm | Araştırma Makaleleri |
| Yazarlar | |
| Proje Numarası | TUBITAK No 120F322 |
| Yayımlanma Tarihi | 29 Mayıs 2025 |
| Gönderilme Tarihi | 4 Ekim 2024 |
| Kabul Tarihi | 17 Mart 2025 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 6 Sayı: 1 |