Çay atığı biyokütlesinden türetilen yüksek performans karbonun transistör uygulamalarına uygunluğunun araştırılması

Abstract

Diyotlar, transistörler ve benzeri aygıtlar gibi ileri teknoloji elektronik alanlarında karbon malzemeler çalışılmaktadır. Gözenekli karbon materyallerin elektronik aygıtlarda kullanımı ve enerji depolama alanlarında uygulamaları da daha ekonomik yöntemler geliĢtirilmesi ve boyutların küçültülmesi bakımından önemlidir. Son yıllarda literatürde çok sayıda karbon kanallı transistör rapor edilmiş olsa da, gözenekli karbon olarak biyokütleden elde edilen karbonun transistör uygulamaları sınırlı sayıdadır. Karbon malzemelerin çoğu, giderek tükenmekte olan fosil kaynaklıdır. Bu sebeple yenilenebilir karbon kaynakları önem kazanmaya başlamaktadır. Biyokütle tek yenilenebilir karbon kaynağıdır. Piroliz yöntemi ile biyokömür (biochar) olarak adlandırılan karbonize materyale dönüştürülebilir. Ancak biyokömürün karbon tabanlı elektriksel aygıtlara uygulanabilmesi için yapısının geliştirilmesi gerekmektedir. Bu tez çalıĢmasında endüstriyel çay atıklarından elde edilen biyokömür, kimyasal ve fiziksel yöntemlerle yüksek performans karbon materyale (grafen benzeri) dönüĢtürülmüĢtür. Oluşturulan bu karbon ile üst kontak/üst kapı yapılı alan etkili transistörler gümüş boya kullanılarak kontakları gerçekleĢtirilmiĢ ve karakterizasyonları yapılmıştır. Yeni türetilen karbon materyal SEM, XRD, Raman Spektroskopisi, FT-IR, TGA yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Geliştirilen alan etkili karbon transistörün akım-gerilim (I-V) karakteristikleri belirlenmiştir.

Carbon materials are studied in high-tech electronics such as diodes, transistors similar devices. The use of porous carbon materials in electronic devices and their application in energy storage areas are important in terms of developing more economical methods and reducing the dimensions. Although a large number of carbon channel transistors have been reported in the literature in recent years, transistor applications of carbon from biomass as porous carbon are limited. Most of the carbon materials are originated from fossil sources that are diminishing. So, renewable carbon resources are gaining importance. Biomass is the only renewable carbon resource. It can be converted to carbonized material called biochar by pyrolysis. However, in order to apply the biochar to carbon-based electrical devices, its structure needs to be improved. In this thesis, biochar obtained from industrial tea wastes was converted to high performance carbon material (graphene-like) by chemical and physical methods. The upper contact / upper door structured field effect transistors (FETs) were made by using these carbon materials that silver paint was used as contact point paste. The newly derived carbon materials were characterized by SEM, XRD, Raman Spectroscopy, FT-IR, TGA methods. The current-voltage (I-V) characteristics of the developed FETs were determined.