Ezgi GÜRGENÇ, Aydin DİKİCİ, Fatih BİRYAN, Fehmi ASLAN, Kenan KORAN

Sol-Jel Yöntemi ile Sentezlenen La katkılı CdO Nanoparçacıkların, Yapısal Karakterizasyonu ve Dielektriksel Özelliklerinin Belirlenmesi

Bu çalışmada, saf ve nadir toprak elementlerinden olan Lantan (La) katkılı kadmiyum oksit (CdO) nanoparçacıkları sol-jel yöntemi ile üretildi. Katkılama farklı mol yüzdelerinde (1%, 3%, 5% ve 7%) gerçekleştirildi. Üretilen nanoparçacıklar FE-SEM, EDX, XRD ve FT-IR analizleri ile karakterize edildi. Farklı oranlardaki La katkılı CdO nanoparçacıkların dielektrik sabiti, dielektrik kayıp faktörü ve ac iletkenlik değerleri oda sıcaklığında frekansın bir fonksiyonu olarak empedans analizör cihazı ile belirlendi. La katkılı nanoparçacıklar sol-jel yöntemi ile başarılı bir şekilde üretilmiştir. Üretilen nanoparçacıklar küre benzeri formdadır ve La katkılı nanoparçacıkların boyutları saf CdO’ ya göre daha yüksektir. Frekansın artması ile birlikte dielektrik özelliklerinde azalma olmuş ve daha yüksek frekanslarda sabit bir değere yaklaşmıştır. %1 La katkısı ile 6.87 olan dielektrik sabiti %7 La katksı ile 28.15’e yükselmiştir. Dielektrik kayıp değerleri La katkısı ile azalma göstermiştir. %1 La katkısı ile 9.799x10-5 S/cm olan iletkenlik değeri %7 La katkısı ile 6.110 x10-7 S/cm olarak ölçülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Metal oksit yarı iletken, Nadir toprak elementi, Sol-jel, Nanomalzeme, Dielektrik.

PDF

___

[1] Sivakumar S, Venkatesan A, Soundhirarajan P, Khatiwada C P. Synthesis, characterizations and anti-bacterial activities of pure and Ag doped CdO nanoparticles by chemical precipitation method. Spectrochim. Acta, Part A 2015; 136: 1751-1759.
[2] Mohanraj K, Balasubramanian D, Chandrasekaran J, Bose A C. Synthesis and characterizations of Ag-doped CdO nanoparticles for PN junction diode application. Mater. Sci. Semicond. Process. 2018; 79: 74-91.
[3] Gandhi A C,Wu S Y. Strong deep-level-emission photoluminescence in NiO nanoparticles. Nanomater. 2017; 7(8): 231.
[4] Ravichandran A, Xavier A R, Pushpanathan K, Nagabhushana B, Chandramohan R. Structural and optical properties of Zn doped CdO nanoparticles synthesized by chemical precipitation method. JJ. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2016; 27(3): 2693-2700.
[5] Gupta V K, Fakhri A, Tahami S, Agarwal S. Zn doped CdO nanoparticles: structural, morphological, optical, photocatalytic and anti-bacterial properties. J. Colloid Interface Sci. 2017; 504: 164-170.
[6] Ranjithkumar R, Irudayaraj A A, Jayakumar G, Raj A D, Karthick S, Vinayagamoorthy R. Synthesis and properties of CdO and Fe doped CdO nanoparticles. Mater. Today:. Proc. 2016; 3(6): 1378-1382.
[7] Mosquera E, del Pozo I, Morel M. Structure and red shift of optical band gap in CdO–ZnO nanocomposite synthesized by the sol gel method. J. Solid State Chem. 2013; 206: 265-271.
[8] Tawfik W Z, Esmat M, El-Dek S. Drastic improvement in magnetization of CdO nanoparticles by Fe doping. Appl. Nanosci. 2017; 7(8): 863-870.
[9] Yathisha R, Nayaka Y A, Manjunatha P, Vinay M, Purushothama H. Doping, structural, optical and electrical properties of Ni2+ doped CdO nanoparticles prepared by microwave combustion route. Microchem. J. 2019; 145: 630-641.
[10] Makwana P, Dhruv D, Solanki S, Boricha H, Satyaprasad A, Ranjan M, Solanki P, Shah N. Modifications in structural, optical and electrical properties of nanocrystalline CdO: role of sintering temperature. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2019; 89(3): 866-875.
[11] Pascariu P, Tudose I V, Suchea M, Koudoumas E, Fifere N, Airinei A. Preparation and characterization of Ni, Co doped ZnO nanoparticles for photocatalytic applications. Appl. Surf. Sci. 2018; 448: 481-488.
[12] Bhargava R, Khan S, Ansari M M N, Ahmad N. Synthesis and characterization of pure and Mn incorporated CdO nanoparticles. Mater. Today:. Proc. 2018; 5(9): 17636-17640.
[13] Geetha M, Shivananjaiah H. Structural and photoluminescence properties of La3+ doped CdO nanophosphors synthesised via green mediated solution combustion route. J. Rare Earths 2019; 37(9): 916-923.
[14] Salem A. Silver-doped cadmium oxide nanoparticles: synthesis, structural and optical properties. Eur. Phys. J. Plus 2014; 129(12): 1-12.
[15] Tripathi R, Dutta A, Das S, Kumar A,Sinha T. Dielectric relaxation of CdO nanoparticles. Appl. Nanosci. 2016; 6(2): 175-181.
[16] Senthil S, Srinivasan S, Thangeeswari T, Madhu B, Silambarasan M. Enhanced dielectric, EMI shielding effectiveness, linear and nonlinear optical properties of CdO/SnO2 nanocomposites. Nano-Struct. Nano-Objects 2020; 24: 100554.
[17] Sharmila P, Sebastain R M, Sagar S, Mohammed E, Tharayil N J. Dielectric properties and conductivity of (ZnO/CdO) mixed oxide nanocomposite. Ferroelectr. 2015; 474(1): 144-155.
[18] Sagadevan S, Veeralakshmi A. Synthesis, structural, and dielectric characterization of cadmium oxide nanoparticles. nt. J. Chem. and Mol. Eng. 2015; 8(12): 1492-1495.
[19] Choi J, Chung Y H. Preparation of lanthanum oxide and lanthanum oxycarbonate layers on titanium by electrodeposition with organic solution. J. Nanomater. 2016; 2016: 5140219.
[20] Sivakumar S, Venkatesan A, Soundhirarajan P, Khatiwada C P. Thermal, structural, functional, optical and magnetic studies of pure and Ba doped CdO nanoparticles. Spectrochim. Acta, Part A 2015; 151: 760-772.
[21] Gurgenc T, Biryan F. Production, thermal and dielectrical properties of Ag-doped nano-strontium apatite and nano h-BN filled poly (4-(3-(2, 3, 4-trimethoxyphenyl) acryloyl) phenyl acrylate) composites. J. Polym. Res. 2020; 27(7): 1-13.
[22] Gurgenc T. Structural characterization and dielectrical properties of Ag-doped nano-strontium apatite particles produced by hydrothermal method. J. Mol. Struct. 2021; 1223: 128990.
[23] Çalışkan E, Koran K, Görgülü A O, Çetin A. Electrical properties of amino acid substituted novel cinnamic acid compounds. J. Mol. Struct. 2020; 1222: 128830.
[24] Pethrick R A, Hayward D. Real time dielectric relaxation studies of dynamic polymeric systems. Prog. Polym. Sci. 2002; 27(9): 1983-2017.
[25] Çalışkan E, Biryan F, Koran K. Dipeptit Kaplı Manyetik Fe3O4 Nanopartikülünün Termal ve Dielektrik Özelliklerinin İncelenmesi. Türk Doğa ve Fen Dergisi 2021; 10(1): 259-268.
[26] Li Y, Cordovez M, Karbhari V. Dielectric and mechanical characterization of processing and moisture uptake effects in E-glass/epoxy composites. Composites, Part B 2003; 34(4): 383-390.
[27] Ilgaz A, Perin D. Karbon Nanotüp Katkılı Levha Kalıplama Pestilinin AC Elektriksel İletkenliğinin ve Dielektrik Özelliklerinin İncelenmesi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 2021; 10(2): 296-303.