Search

GaTe ve Cd katkılı GaTe ikili yarıiletkenler, modifiye edilmiş Bridgman - Stockbarger kristal büyütme yöntemi ile elde edilmiştir. Büyütülen yarıiletkenlerin yapısal, morfolojik ve optiksel karakterizasyonları sırasıyla XRD, SEM, EDX, AFM ve soğurma ölçümleri ile yapılmıştır. XRD analizleri sonucunda, GaTe ve GaTe:Cd ikili yarıiletkenlerin monoklinik yapıya sahip oldukları ve Cd katkılaması sonucu pik şiddetlerinin arttığı ayrıca bazılarının azaldığı ve bazı piklerin yeni ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Tavlama sıcaklığının yapı üzerindeki etkisini belirlemek amacıyla büyütülen kristaller çeşitli sıcaklık değerlerinde (100, 200, 300, 350, 400, 500, 600 ve 700ºC) belirlenen süreler (10, 20 ve 30 dak.) boyunca azot gazı ortamında tavlanmış ve tavlamadan hemen sonra XRD analizleri yapılmıştır. GaTe ve GaTe:Cd yarıiletkenleri için EDX tekniği ile elde edilen atomik ağırlığı değerleri ile büyütme esnasında hesaplanıp uygulanan değerler birbirleriyle uyum içinde olduğu belirlenmiştir. Yarıiletkenlerin soğurma ölçümleri 320-10 K aralığında ve 10 K'lik adımlarla alınmış GaTe ve GaTe:Cd ikili bileşiklerine ait sıcaklığın bir fonksiyonu olarak soğurma katsayısı ve yasak enerji aralıkları hesaplanmıştır. GaTe ve Cd katkılı GaTe ikili yarıiletkenlerinden Schottky diyot elde edilmiştir. Elde edilen diyotun akım-voltaj ölçümleri karanlık ortamda, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak (25-360 K aralığında) alınmıştır. Alınan ölçümler analiz edilerek diyot için önemli parametreler olan idealite faktörü ve engel yüksekliği hesaplanmıştır. GaTe and GaTe:Cd binary semiconductors were grown by the modified Bridgman-Stockbarger method. The structural, morphological and optical characterizations of the semiconductors grown were performed by XRD, SEM, EDX, AFM and absorption measures, respectively. As a result of the XRD analyses, it was observed that GaTe and GaTe:Cd binary semiconductors had monoclinic structure; and as a result of Cd doping it was observed that peak intensities increased and that some peaks disappeared and that some peaks appeared. In order to determine the effect of annealing temperature on structure, the crystals grown were annealed in nitrogen gas environment at different temperatures (100, 200, 300, 350, 400, 500, 600 and 700ºC) and in determined periods (10, 20 and 30 min.) and just after annealing XRD analyses were done. For GaTe and GaTe:Cd semiconductors, atomic weight values that were obtained by EDX technique and the values that were calculated during grown and applied were in agreement with one another. The absorption measures of GaTe and GaTe:Cd binary semiconductors were in the range of 320-10 K and these measures were performed for each 10 K steps. The absorption coefficients and energy band gaps were calculated as a function of temperature for GaTe and GaTe:Cd binary semiconductors. Schottky diode was obtained from GaTe and Cd doped GaTe binary semiconductors. The current-voltaj measures of obtained diode were measured in dark environment as a function of temperature (25-360 K range). Ideality factor and barrier height that are important parameters for diode were calculated by analyzing measurements that taken. 113

Bu tez çalışmasında SCN-DBBP (SCN-%0,03 mol DBBP) ötektik sıvı fazıyla dengede bulunan katı SCN fazının tane arayüzey oluk şekilleri yatay doğrusal ısı akış sistemiyle doğrudan gözlendi. Gözlenen her bir oluk için sıcaklık gradyenti değerleri ölçüldü ve olukların fotoğrafları çekildi. SCN-%0,03 mol DBBP ötektik sıvı fazın termal iletkenliğinin katı SCN fazının ısı iletkenliğine oranı R; Bridgman tipi doğrusal katılaştırma sistemi kullanılarak 0,8 olarak ölçüldü. Oluk koordinatları, sıcaklık gradyentleri ve ısı iletkenlik katsayısı oranı ve erime entropisi değeri kullanılarak SCN- %0,03 mol DBBP ötektik sıvı fazıyla dengede bulunan katı SCN fazının ortalama Gibbs-Thomson katsayısı (Г), katı-sıvı arayüzey enerjisi (σks) ve tane arayüzey enerjisi (σta) mevcut bilgisayar programı ile tayin edildi. In present work of thesis, the grain boundary groove shapes for solid SCN in equilibrium with the SCN-DBBP (SCN-%0.03 mol DBBP) eutectic phase were directly observed by using a horizontal linear temperature gradient apparatus. The temperature gradients for observed grain boundary groove shapes were measured and the photographs of the grain boundary groove shapes were taken. The ratios of thermal conductivity of equilibrated SCN-0.03 mol DBBP eutectic phase to thermal conductivity of solid SCN solution, R were found to be 0.8 by using Bridgman type directional solidification apparatus. From the observed grain boundary groove shape, the Gibbs-Thomson coefficient (Г) and solid-liquid interfacial energy (σSL) and grain boundary energy of solid SCN solution were determined with present numerical compture model by using the measured values of R, coordinates of groove shape, the ratios of thermal conductivity of equilibrated eutectic phase to solid SCN solution and entropy of fusion of solid SCN phase.

Kalsiyum karbonat kristalizasyonu hem endüstriyel uygulamalarda hem de biyomineralizasyonda önemli bir mineral olduğu için yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Kalsiyum karbonat katkı maddesi olarak yiyecek, kağıt, kozmetik, kauçuk ve plastik sanayi gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Dolgu maddesi olarak kullanımı dışında, sülfür dioksitin temizlenmesi, cam üretimi, atık arıtma ve ağır metal giderimi gibi çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Yüzeylerde kalsiyum karbonatın çökmesi endüstriyel ekipmanlar için büyük problemdir.Bu çalışmada, sulu çözeltilerden kalsit çökme kinetiği karboksimetil inülin (KMİ) varlığında sıcaklık, pH, aşırı doygunluk (S = 4.8) ve iyonik gücün (I = 0.1M) kontrol edildiği sabit kompozisyon metodu ile çalışılmıştır. Kalsiyum karbonat kristal büyümesi düşük konsantrasyondaki KMİ varlığında engellenmiştir.Çalışmanın ikinci aşamasında, KMİ biyopolimeri kullanılarak kesikli kristalizatör ile kalsiyum karbonat kristalizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kesikli kristalizatör sisteminde, katkı maddesinin, başlangıç reaktant konsantrasyonunun ve reaktant hızının kristal morfolojisine, yüzey alanına, parçacık büyüklüğüne etkisi incelenmiştir. Ayrıca, kalsiyum karbonat morfolojisine ve kristal boyutuna ultrasonik ses dalgalarının etkisi incelenmiştir. Örnekler XRD, FT-IR, TG/DTA, BET ve SEM analizleriyle karakterize edilmiştir. KMİ varlığında sentezlenen kalsiyum karbonat kristallerin polimorfu saf kalsitten kalsit-vaterit karışımına dönüşmüştür. SEM görüntüleri biyopolimer varlığında ortalama kristal boyutun azaldığını göstermiştir. Biyopolimer yokluğunda ve varlığında sentezlenen kalsiyum karbonat kristalleri adsorban olarak sulu çözeltilerden Cu+2 gideriminde kullanılmıştır. Elde edilen veriler adsorpsiyon kinetik modeller ile tanımlanmıştır. The crystallization of calcium carbonate has been intensely studied because it is important mineral in both industrial applications and biomineralization. It is widely used in various industrial fields as an additive to foods, paper, paint, cosmetic, rubber and plastics. Apart from being used as filler, it is also used in a variety of applications such as sulfur dioxide scrubbing, glass manufacture, waste treatment and heavy metal complexation. Precipitation of calcium carbonate on surfaces is a major problem for industrial equipment.In this work, the kinetics of precipitation of calcite (CaCO3) from aqueous solution in the presence of carboxymethyl inulin (CMI) were studied by constant composition method under strictly controlled temperature, pH, supersaturation ratio (S = 4.8) and ionic strength (I = 0.1 M). The crystal growth of calcium carbonate (CaCO3) was inhibited in the presence of CMI at low concentration.In the second part of the experiments, we were carried out the calcium carbonate crystallization using batch crystallizer with biopolymer. The effect of additive, initial concentration and adding rate of reactant on the crystal morphology, specific surface area and particle size was investigated in the batch crystallizer system. The effect of ultrasound wave on the morphology and crystal size of calcium carbonate was also studied. Samples were characterized with XRD, FT-IR, TG/DTA, BET and SEM analysis. In the presence of CMI, the polymorph of the synthesized calcium carbonate crystals changed from pure calcite to the mixture of vaterite and calcite. The investigation of SEM photographs showed that the mean crystal size reduced in the presence of biopolymer. The calcium carbonate crystals obtained in the absence and presence of biopolymer were used as adsorbent at the removal of Cu+2 from aqueous solutions. The data obtained were defined by the adsorption kinetics models. 208

Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Ana Bilim Dalı, İki boyutlu uzayda kristal büyüme morfolojisi Monte Carlo simülasyon tekniği ile incelenmektedir. Bu amaç ile difüzyon ile sınırlı kümeleşme algoritması modifiye edilerek yeni A ve B modelleri tanımlanmakta ve modellerde kristal büyüme morfolojisini kontrol etmek için 0, The crystal growth morphology of two-dimensional space are reviewed with the Monte Carlo simulation technique. Diffusion-limited aggregation algorithm has been modified with this aim with the new A and B models, and models of crystal growth morphology is defined to control the 0

Neopentilglikol (NPG)?% [x] ağ.Dikamfor (DK), x=0, 4, 30, 46, 70 ve 96 alaşımlarında katı fazların termal iletkenliklerinin bileşime ve sıcaklığa bağlılığı, radyal ısı akış sistemi kullanılarak incelenmiştir. NPG?% [x] ağ. DK , x=0, 4, 30, 46, 70 ve 96 alaşımları için erime sıcaklıklarında katı fazlarının termal iletkenlikleri ve sıcaklık katsayıları, katı fazların termal iletkenliklerinin sıcaklığa karşı değişen grafiklerinden belirlendi. Aynı alaşımlar için erime sıcaklıklarında katı fazın termal iletkenliğinin sıvı fazın termal iletkenliğine oranı bir Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını ile elde edildi. Bu yüzden, NPG?% [x] ağ. DK , x=0, 4, 30, 46, 70 ve 96 alaşımlarının erime sıcaklıklarındaki sıvı fazlarının termal iletkenlikleri, katı fazın termal iletkenliğinin sıvı fazın termal iletkenliğine oranı ve katı fazların termal iletkenlik değerleri kullanılarak ölçüldü.NPG-DK ötektik sıvısı (NPG-% 46 ağ. Dikamfor) ile dengeye gelmiş katı neopentilglikol (NPG) çözeltisi (NPG-% 4 ağ. Dikamfor) için tane arayüzey oluk şekilleri yatay bir lineer sıcaklık gradyenti sistemi kullanılarak gözlendi. Gözlenen tane arayüzey oluk şekillerinden Gibbs-Thomson katsayısı (?), katı NPG çözeltisinin katı-sıvı arayüzey enerjisi elde edildi. Katı NPG çözelti fazının da tane arayüzey enerjisi gözlenen tane arayüzey oluk şekillerinden elde edilmiştir. Dependency of thermal conductivity of solid phases on temperature and composition of D-Camphor (DC) in the Neopentylglycol (NPG)?[x] wt.% D-Camphor (DC), x=0, 4, 30, 46, 70 and 96 alloys have been investigated by using radial heat flow apparatus. From graphs of the solid phases thermal conductivity variations versus temperature, the thermal conductivities of the solid phases at their melting temperature and temperature coefficients for NPG?[x] wt.% DC, x=0, 4, 30, 46, 70 and 96 alloys have been determined. The ratios of thermal conductivity of liquid phase to thermal conductivity of solid phase for the same alloys at their melting temperature were obatined with a Bridgman type directional solidification apparatus. Thus, the thermal conductivities of liquid phases for NPG?[x] wt.% DC, x=0, 4, 30, 46, 70 and 96 alloys at their melting temperature have also been evaluated by using the values of thermal conductivity of solid phases and the ratios of thermal conductivity of liquid phase to thermal conductivity of solid phase.The grain boundary groove shapes for equilibrated solid neopentylglycol (NPG) solution (NPG-4 wt. % D-camphor) in equilibrium with the NPG-DC eutectic liquid (NPG-46 wt. % D-camphor) have been directly observed by using a horizontal linear temperature gradient apparatus. From the observed grain boundary groove shapes, the Gibbs-Thomson coefficient (?), solid-liquid interfacial energy (?SL) of NPG solid solution have been determined. The grain boundary energy of solid NPG solution phase has also been determined from the observed grain boundary groove shapes. 193

Bu çalışmada, radyal ısı akış tekniği üçlü saydam olmayan alaşımlardaki tane arayüzey oluk şekillerini gözlemek amacıyla ilk defa kullanıldı. Numune üzerinde çap doğrultusunda sabit sıcaklık gardyenti oluşturmak için numune merkezden ısıtılırken, numunenin dış yüzeyinin sıcaklığı soğutmalı-ısıtmalı kapalı devre akışkan sistemi kullanılarak soğutma kazanından sıcaklığı -20oC olan etilen glikol çözeltisi dolandırılarak soğutuldu ve merkezi ısıtıcı tel etrafında ince bir sıvı eritildi. Numune sabit sıcaklık gradyentinde yeterli süre bekletildi ve bekleme süresi sonunda numune hızlı bir şekilde soğutuldu. In-Bi-Sn ve Al-Bi-Zn alaşımlarına ait tane arayüzey oluk şekilleri ani soğutulmuş numune üzerinden gözlendi. Gözlenen her bir oluk şekillerinin sıcaklık gardyenti ölçüldü ve tane arayüzey oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi. In-Bi-Sn ve Al-Bi-Zn alaşımlarının katı fazlarının ısı iletim katsayıları radyal ısı akış fırını kullanılarak ölçüldü. Aynı alaşımlar için sıvı fazın ısı iletim katsayısının, katı fazın ısı iletim katsayısına oranı ise Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını kullanılarak tespit edildi. Katı Sn çözeltisi, katı In2Bi, katı Bi, katı Zn çözeltisinin ortalama Gibbs-Thomsan katsayıları mevcut nümerik metotla hesaplandı. Ötektik In-Bi-Sn sıvısıyla dengede olan katı Sn çözeltisi ve In2Bi fazları ve ötektik Al-Bi-Zn sıvısıyla dengede olan katı Bi ve Zn çözelti fazları için katı-sıvı arayüzey enerjileri Gibbs-Thomson denkleminden belirlendi. Aynı zamanda bu katı fazlar için tane arayüzey enerjileri gözlenen tane arayüzey oluk şekillerinden hesaplandı. In present work, the radial heat flow technique has been applied to observe the grain boundary groove sahapes in the ternary opaque alloys for the first time. A radial temperature gradient on the sample has been established by heating from center with a single heating wire and cooling the outside of sample at minus 20 Celsius degree with a heating/ refrigerating circulating bath containing an aqueous ethylene glycol solution and a thin liquid layer has been melted around the central heating wire. The sample has been annealed in a very stable temperature gradient for enough period and at the end of annealing period the sample has been rapid quenched. The equilibrated grain boundary groove shapes in the In-Bi-Sn and Al-Bi-Zn alloys have been observed from the quenched sample. The temperature gradients for observed groove shapes have been measured and the photographs of the grain boundary groove shapes have been taken. The thermal conductivity of solid phases in the In-Bi-Sn and Al-Bi-Zn alloys have been measured by using the radial heat flow apparatus. Thermal conductivity ratios of the eutectic liquid to the solid for same alloys have also been determined by using Bridgman type directional solidification apparatus. The average values of the Gibbs-Thomson coefficients for solid Sn solution, solid In2Bi, solid Bi and solid Zn solution have been determined with the present numerical method. The solid-liquid interfacial energies for solid Sn solution and solid In2Bi in equilibrium with eutectic In-Bi-Sn and solid Bi and solid Zn solution in equilibrium with eutectic Al-Bi-Zn have been determined from Gibbs-Thomson equation. The grain boundary energies for these solid phases have been also determined from the observed grain boundary groove shapes. 202

Bu çalışmada, radyal ısı akış metodu üçlü metalik alaşımlarda tane arayüzey oluk şekillerini gözlemek amacıyla ilk defa kullanıldı. Numune üzerinde çap doğrultusunda sabit sıcaklık gradyenti oluşturmak için numune merkezden ısıtılırken, numunenin dış yüzeyinin sıcaklığı soğutmalı-ısıtmalı kapalı devre akışkan sistemi kullanılarak soğutma kazanından sıcaklığı -20 derece olan etilen glikol çözeltisi dolaştırılarak soğutuldu ve merkezi ısıtıcı telin etrafında ince bir sıvı eritildi. Numune sabit sıcaklık gradyentinde yeterli süre bekletildi ve bu sürenin sonunda numune hızlı bir şekilde soğutuldu. Al-Cu-Ag ve Sn-Ag-In alaşımlarına ait dengeye gelmiş tane arayüzey oluk şekilleri ani soğutulmuş numune üzerinden gözlendi. Gözlenen her bir oluk şekli için sıcaklık gradyenti ölçüldü ve tane arayüzey oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi. Al-Cu-Ag ve Sn-Ag-In alaşımlarının katı fazlarının ısısal iletkenlikleri radyal ısı akış sistemi kullanılarak ölçüldü. Aynı alaşımlar için sıvı fazın ısısal iletkenliğinin katı fazın ısısal iletkenliğine oranı ise Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırını kullanılarak tespit edildi. Katı Al çözeltisi, katı Ag2Al çözeltisi, katı Sn çözeltisi ve katı Ag3Sn fazlarına ait ortalama Gibbs-Thomson katsayıları mevcut nümerik metotla hesaplandı. Ötektik Al-Cu-Ag sıvısıyla dengede olan katı Al çözeltisi ve katı Ag2Al çözelti fazları ile ötektik Sn-Ag-In sıvısıyla dengede olan katı Sn çözeltisi ve katı Ag3Sn fazları için katı-sıvı arayüzey enerjileri Gibbs-Thomson denkleminden belirlendi. Aynı zamanda bu katı fazlar için tane arayüzey enerjileri de gözlenen tane arayüzey oluk şekillerinden hesaplandı. In present work, the radial heat flow technique has been applied to observe the grain boundary groove shapes in the ternary metallic alloys for the first time. A radial temperature gradient on the sample has been established by heating from center with a single heating wire and cooling the outside of sample at minus 20 celsius degree with a heating/refrigerating circulating bath containing an aqueous ethylene glycol solution and a thin liquid layer has been melted around the central heating wire. The sample has been annealed in a very stable temperature gradient for enough time and at the end of annealing period the sample has been quenched rapidly. The equilibrated grain boundary groove shapes in the Al-Cu-Ag and Sn-Ag-In alloys have been observed from the quenched sample. The temperature gradients for observed groove shapes have been measured and the photographs of the grain boundary groove shapes have been taken. The thermal conductivity of solid phases in the Al-Cu-Ag and Sn-Ag-In alloys have been measured by using the radial heat flow apparatus. Thermal conductivity ratios of the eutectic liquid to the solid for same alloys have also been determined by using a Bridgman type directional solidification apparatus. The average values of the Gibbs-Thomson coefficients for solid Al solution, solid Ag2Al solution, solid Sn solution and solid Ag3Sn have been determined with the present numerical method. The solid-liquid interfacial energies for solid Al solution and solid Ag2Al solution in equilibrium with eutectic Al-Cu-Ag liquid and solid Sn solution and solid Ag3Sn in equilibrium with eutectic Sn-Ag-In liquid have been determined from Gibbs-Thomson equation. The grain boundary energies for these solid phases have also been determined from the observed grain boundary groove shapes. 202

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010, Bu çalışmada, boraks dekahidratın kristalizasyonuna, farklı soğutma hızlarının etkisi incelenmiştir. Çalışma kapsamında hem saf boraks çözeltilerinin, hem de Ca içeriği arttırılmış boraks çözeltilerinin, boraks kristallerinin şekli üzerinde olan etkisinin belirlenmesi amacıyla farklı Ca içeriğine sahip olan boraks çözeltileri kullanılmıştır. Ca ile aynı grupta yer alan Mg iyonunun kristal şekli üzerine etkisi incelenmiş ve ardından anyonik ve katyonik flokülanların farklı oranlarda kristal yapısı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Son olarak oleik asit, hekzanoik asit ve dekanoik asit varlığında kristal yapısında meydana gelen değişmeler incelenmiştir. Ayrıca üretilen kristaller içerisinde en iyi sonucu veren deney setinden elde edilen boraks kristalleri tek kristal büyütmesi işlemine tabi tutulmuş ve kristallerin büyüme hızı, büyüme kinetiği gibi faktörleri belirlenmiştir. Tek kristal büyütmesi işlemi oleik asit varlığında tekrarlanmıştır. Oleik asit katıldığında kristal şeklinin diğer safsızlıkların varlığından daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. Tek kristal büyümesinde ise safsızlıkların varlığında büyüme hızı değerleri değişmemiştir., In this study the effect of different cooling rates on the crystal shape of borax decahydrate is studied. In the experiments, both pure borax solutions and solutions in which Ca content is increased in order to seek the effect of the structure of borax crystals formed in higher concentration of Ca are used. After the production of borax crystals, most beautiful shaped borax crystals are used in the experiments of the single crystal cell growth to define the parameters of the growth kinetics, so the growth rate of crystals is found. Besides, Mg ion which is in the same periodic group with Ca ion is used to find the effect of crystal formation. Then, some anionic and cationic floculants are handled in crystallization solution in varied amounts to determine the influence in the pattern of borax crystals. Finally, in the presence of sodium oleate, decanoic acid, oleic acid and hexanoic acid, the formation of borax crystals is researched, and single crystal cell growth procedure is repeated in presence of oleic acid. Adding oleic acid in crystallization step has improved the shape of crystals more than the other impurities; also, the growth rate has not changed with any additives to pure borax solution in single crystal cell growth experiments., Yüksek Lisans, M.Sc.

Bu araştırmada, Sabit Sıcaklık Konfigürasyonunda, yüksek Prandtl sayısına sahip, silindirik bir kaptaki akışkanın yüzey gerilimli konveksiyon hareketi (Marangoni konveksiyonu) incelenmiştir. Kararlı ve osilasyonlu yüzey gerilimli konveksiyon hareketi deneysel olarak araştırılmıştır. Ayrıca, kararlı yüzey gerilimli konveksiyon hareketi için nümerik çalışma yapılmıştır.Deney akışkanı, 30, 25 ve 20 mm çapındaki deney silindirlerinin simetri eksenine yerleştirilen silindirik bakır çubuk tarafından ısıtılmış ve deney silindirinin dış kenarına sarılan bakır boru içerisinden geçen su ile soğutulmuştur. Deney akışkanı olarak kinematik viskozitesi 5 cSt olan silikon yağı kullanılarak belli şartlar altında akış hareketleri ve sıcaklık osilasyonları gözlenmiştir. Farklı soğuk duvar sıcaklıklarının, farklı ortam sıcaklıklarının ve farklı boyutsal oranların, kararlı haldeki akışkan hareketinin periyodik osilasyonlu akış hareketine başlama noktasına etkileri araştırılmıştır.Yapılan deneyler sonucunda, akışkanın serbest yüzeyinden ortama olan ısı transferi miktarının ve akışkan içerisindeki batmazlık etkilerinin artması durumunda, osilasyona başlama noktasının ( ? Tkr) azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. In this research, thermocapillary convection (Marangoni convection) of high Prandtl number fluid was examined in Constant Temperature Configuration. Steady and oscillatory thermocapillary convection were investigated experimentally. Additionally, numerical computations were done for steady thermocapillary convection.Experiment fluid was heated from center and cooled from side wall of a cylindrical container with 30, 25, and 20 mm diameter. Flow and temperature oscillations were observed under various conditions using 5 cSt silicone oil in the test fluid. The effect of different cold wall temperatures, different ambient air temperatures, and different aspect ratios on the onset of the oscillations was investigated.As a result of experiments, it was concluded that critical temperature difference ( ? Tcr) decreased when heat transfer from free surface of the fluid to ambient air and buoyancy effects in the fluid increased 86

Bu çalışmada, üniversitemiz bünyesinde Fizik bölümü öncülüğünde kurulanMOCVD sistemi detaylıca incelendi. MOCVD, nanoyapıların yapımında kullanılanönemli bir tek kristal büyütme ?Epitaxial Growth? sistemidir. Ülkemizde N-tabanlıikinci As/P tabanlı ilk sistem olan bu sistemin kapasitesi ve diğer sistemler ilekarşılaştırılması oldukça önemli bir çalışma konusu olup, bu konuda çalışacak gençaraştırmacılar için çok önemli bir kaynak olacaktır. Kristal büyütme sisteminin genelprensipleri araştırıldıktan sonar, özellikle III-V grubu heteroyapı yarıiletkenmalzemeler ile yapılan bazı nano-aygıtlar incelenerek, yapımı muhtemel yapılarınanalizi yapılacaktır. In this work a detailed investigation of the MOCVD epitaxial single crystal growthsystem is aimed. It is well know that MOCVD systems are very important for nanostructures growth, and Physics department of Cumhuriyet University has pioneeredinstalling an MOCVD system. This particular system will be the second in Turkey(first if As/P growth is considered). The study of this system and the comparison of itwith the other systems are important for especially young researchers who are willingto study in this area. After a general investigation of crystal growth system, we willinvestigate some nano-devices that are based on III-V?s and discuss the future roadmap. 222

Alümina esaslı alümina-tialit tek kristalin üretimi için Verneuil (alevle füzyon) fırını tasarlanmış, LPG, oksiasetilen, metan ve hidrojen ile yakma denemeleri yapılmıştır. Yakma deneyleri sırasında pirometre ile sıcaklık ölçümü yapılarak fırın şartları kalibre edilmiştir. Hidrojenin yarısı miktarda kullanılan oksijen ile oluşturulan oksihidrojen alevin sıcaklığı pirometre ile 1815?C olarak ölçülmüştür. Bu değer H2 ve O2'nin sırasıyla 60 ve 45 ?t/dak.'lık akış hızları ile 1.2 ve 10 bar'lık gaz basınçlarında sabit tutularak sağlanmıştır.Ağırlıkça % 75 Al2O3 içeren Al2O3-TiO2 (alümina-titanya) tozları Verneuil fırınında tek kristal hale getirilmiştir. Üretilen Al2O3?Al2TiO5 (alümina-tialit) tek kristali ve endüstriyel ölçekteki Verneuil fırını ile üretilmiş safir tek kristalleri (Nakazumi Crystal, Tokyo-Japonya) mikro sertlik, AFM, çizilme testi, ışık geçirimliliği ve SEM analizlerine tabi tutulmuşlardır. Bunun birlikte, mikroyapı analizleri ile olan uyumluluğunu gözlemlemek ve tek kristalde iki fazın varlığını pekiştirmek açısından, Al2O3?Al2TiO5 (AT) tek kristaline, polarize ışıklı mikroskop analizi de yapılmıştır. Aynı kompozisyondan hazırlanan alümina ve titanya tozları elektrik ark fırınında ergitilip katılaştırılmıştır. Bu sayede elde edilen polikristal Al2O3?Al2TiO5'in mikrosertlik değeri ile mikroyapı analizi de safir ve AT tek kristali ile mukayese edilebilmiştir. Buradaki amaç, ucuz ve hızlı bir yöntem olan Verneuil fırını ile üretilen tek kristal numunenin, örnek safir ile spesifik özellikler bakımından karşılaştırılması olmuştur. Ayrıca Verneuil metodu ile katılaştırılan Al2O3-TiO2 tozlarından elde edilen kristalin, katı halde faz kompozisyonunu belirlemek amacı ile Raman spektrometresi sonuçları, faz dağılımının tesbiti için ise XRD analizi incelenmiştir. Ağırlıkça % 75 Al2O3 içeren Al2O3-TiO2 tozlarından elde edilen tek kristalin faz yapısında oluşan Al2O3?Al2TiO5 kompozisyonunun yüksek kalitede form aldığı ve üretilen alümina-tialit kristalinin safire yakın özelliklere sahip olduğu gözlenmiştir. For the production of an alumina based alumina-tialite single crystal, Verneuil (flame fusion) furnace is designed and burning experiments via LPG, oxyacetylene, methane and hydrogen are realized. During the burning experiments, the temperature is measured using pyrometer and furnace conditions are calibrated. Temperature of the oxyhydrogen flame, produced with oxygen, which was used as half amount of hydrogen, is measured as 1815?C. This value is provided by fixing H2 and O2, respectively, at a flow rate of 60 and 45 ?/min and at 1.2 and 10 bar of gas pressure.Al2O3-TiO2 (alumina-titania) powders, containing 75 % Al2O3 by weight, turned into single crystal with Verneuil furnace. The produced Al2O3?Al2TiO5 single crystal and the sapphire, produced with the Verneuil furnace in industrial scale (Nakazumi Crystal, Tokyo-Japan) have been subjected to the tests of microhardness, image analysis, AFM scratch test, transmission spectra and SEM analyses. In addition, polarization microscope image has been performed to the single crystal of Al2O3?Al2TiO5 (AT) in order to observe the consistency with microstructure analyses and confirm the presence of two phases at the single crystal. Alumina and titania powders prepared from the same composition have been solidified by melting electric arc furnace. Thus the microhardness value and microstructure analysis of obtained polycrystal Al2O3?Al2TiO5 have been compared with sapphire?s and AT single crystal?s. The aim here has been the comparison of the single crystal sample, produced with the Verneuil furnace, which is a cheap and quick method, the sample sapphire in terms of specific features. Furthermore, XRD analysis has been examined with the purpose of determining the phase disperse and the results of Raman spectrometer have been examined with the purpose of determining the phase composition in rigid state of the samples obtained from the Al2O3-TiO2 powder, crystallized with Verneuil method. It has been observed that the composition of Al2O3?Al2TiO5 comprising in the phase structure of the single crystal, obtained from the Al2O3-TiO2 powder containing 75 % Al2O3 by weight, formed in high quality and the properties of the produced aluminatialit crystal look like the properties of sapphire 66

Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. ÖZET Anahtar Kelimeler : Zeolit A, sentez, kristal büyütülmesi Endüstride kullanılan minerallerin önemli gruplarından biri olan zeolitler alkali ve toprak alkali metallerin sulu alümina silikatları olarak tanımlanmaktadır. Mineral türü olarak 1750'lerden bu yana bilinmesine rağmen kristal yapıları ancak 1930'larda çözümlenebilmiştir. Zeolitlerin kanal çaplarından daha küçük boyutlu olan molekülleri adsorplayabilmeleri, iyon değiştirme, dehidratasyon özellikleri ve katalitik özellikleri nedeniyle endüstriyel uygulama alanları ortaya çıkmıştır. Endüstride geniş uygulama alanlarının ortaya çıkması ve zeolitlerin sadece volkanik çatlak ve boşluklarda bulunduğunun bilinmesi üzerine araştırmacılar zeolitin yapay olarak üretimi üzerinde çalışmışlardır. Günümüzde 150'den fazla yapay zeolit minerali bulunmaktadır.Bunlardan en çok kullanılan zeolit A, deterjanlarda fosfat tozları yerine kullanılmaktadır. Böylece zeolit toksit olmayan, hayvan ve bitki hayatının sürdürülmesi için çevre üzerinde negatif etkiye sahip olan fosfatların oluşturduğu çevre kirlenmesini en aza indirmiştir. Bu çalışmada zeolit A sentezi hidrojel prosesi uygulanarak, AICI3.6H2O-'dan elde edilen alüminat çözeltisi, Ege Kimya A.Ş.'den temin edilen Na2O: 8,59 %w, SİO2: 27,90 %w bileşimindeki sodyum silikat çözeltisi ve NaOH reaktifleri kullanılarak yapılmıştır. Sonra zeolit A kristallerinin büyütülmesi üzerine sentez sıcaklığı, organik madde (triethanolamin) ilavesi ve kristallendirme süresinin etkisi incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda sentez sıcaklığının arttırılması ve kristallendirme süresinin uzatılmasının zeolit A kristallerinin boyutunu büyüttüğü görülmektedir. GROWN OF ZEOLITE A CRYSTALS Keywords : Zeolite A, synthesis, crystal grown Zeolites are one of the most important groups of minerals used in industry, described as hydrous alumina silicates of alkaline earth alkaline metals. In spite of the fact that zeolites have been known as mineral since 1750 their crystal structure could be analyzed through out the 1930. Application of zeolite in many industrial area has appeared as a result of their ion exchange properties, catalytic properties, dehydration properties and ability to absorb molecules smaller than their own channel radius. It is known that zeolites have had wide application areas in industry and have existed in volcanic cracks and spaces. Therefore scientists have been working about production of synthetic zeolite. Nowadays zeolite A, which is mostly used synthetic zeolite is used in detergent industry instead of phosphate salts so that zeolite, non-toxic, decreases environmental pollution to minimum level due to using of phosphate that has harmful effect on the life of plants and animals. In this research, zeolite A synthesis have been applied to hydrogel process. Alumina solution have been obtained from AICI3.6H2O, sodium silicate solution (Na20:8,59 %w, SiO2:27,90 %w) obtained from Ege Kimya A.Ş. and NaOH reagents have been used in this process. After effect of synthesis temperature, adding organic material (triethanolamine) and time of crystallization have been searched for growing zeolite A crystals. According to researches conducted, it is clear that increasing synthesis temperature and time of crystallization have grown up the dimension of the zeolite A crystals. XI

ÖZET KATI-SIVI ARAYÜZEY ENERJİSİNİN ÖLÇÜMÜ Bu tez çalışmasında Al-Ti peritektik ve Al-Zn ötektik sistemlerinin katı-sıvı arayüzey enerjilerinin ölçümü yapılmıştır. İlk defa Gündüz ve Hunt tarafından kurulan ve daha sonra Maraşlı ve Hunt tarafından geliştirilen deneysel tekniğin çalışma sıcaklık aralığım genişletmek ve yüksek sıcaklıklarda (650 °C 'nin üzerinde) numune üzerinde düşük sıcaklık gradyenti elde edebilmek amacıyla yeni bir radyal ısı akış düzeneği kuruldu. Bu yeni düzenekle + 0,025 °C hassasiyette saatlerce ve ± 0,05 °C hassasiyette 7 gün süreyle sabit sıcaklık sağlanabilmektedir. Silindirik numune, merkezden ince bir ısıtıcı telle ısıtılarak ısıtıcı telin etrafında ince bir sıvı tabakasının oluşması sağlandı. Düzgün bir katı-sıvı arayüzeyi elde edebilmek için numune uzun bir süre (6-12 gün) sabit sıcaklık gradyentinde tutuldu ve ani soğutmayla tane arayüzey oluk şekilleri elde edildi. Tane arayüzey oluklarının fotoğrafları görüntü analiz sistemi yardımıyla çekildi ve her bir oluğun tane arayüzey oluk koordinatları bilgisayar yardımıyla ölçüldü. Al-%84 ağ. Zn, Al-%95 ağ. Zn ve Al-%99.5 ağ. Zn alaşım sistemlerinde katı fazın ısı iletkenlik katsayıları radyal ısı akış düzeneğinde ölçüldü. Al-%95 ağ. Zn alaşımının katı ve sıvı fazlarının ısı iletkenlik katsayıları oranı ise doğrusal katılaştırma fırınında ölçüldü. Ölçülen tane arayüzey oluk koordinatları, katı fazın sıcaklık gradyenti ve ısı iletkenlik katsayıları oranı kullanılarak katı Ala, katı Zn ve katı AlZn sistemlerine ait Gibbs- Thomson katsayıları bilgisayar programıyla hesaplandı. Gibbs-Thomson katsayıları ve birim hacim başına düşen erime entropisi değerleri Gibbs-Thomson denkleminde kullanılarak bu sistemlerin katı-sıvı arayüzey enerjileri elde edildi. Her bir sistemin tane arayüzey enerjileri ise tane arayüzey oluk şekillerinin tabanındaki kuvvet dengesinden faydalanarak hesaplandı. VI SUMMARY THE MEASUREMENT OF SOLID-LIQUID INTERFACE ENERGY In this thesis, the solid-liquid interface energies were measured in the Al-Ti peritectic and Al-Zn eutectic systems. In order to obtain lower temperature gradient at higher working temperatures (above 650 °C) and to increase the working temperature scale of the experimental technique (firstly set up by Gündüz and Hunt and improved by Maraşh and Hunt) a new radial heat flow apparatus was set up. This new apparatus gave a very stable temperature (± 0.025 °C for hours and ± 0.05 °C for up to 7 days). The cylindrical sample was heated from the center by a thin heating wire and a thin liquid layer was melted around the central heating element. The sample was held in a constant temperature gradient for a long period (6-12 days) to get a well-defined solid-liquid interface and then the grain boundary groove shapes were obtained by rapid quenching. The photograph of the grain boundary groove shapes were taken by an image analyze system and the coordinates of the grain boundary groove shapes were measured by a computer. The thermal conductivities of the solid phases for the Al-%84 wt. Zn, Al-%95 wt. Zn and Al-%99.5 wt. Zn alloys were measured by the radial heat flow apparatus. The ratio of the thermal conductivities of liquid and solid phases for Al-%95 wt. Zn alloy was also measured by the directional solidification apparatus. The Gibbs-Thomson coefficients for solid Ala, solid Zn and solid AlZn were calculated by the numerical method using the equilibrated grain boundary groove coordinates, temperature gradients and the thermal conductivities ratio. The solid-liquid interface energies of these systems were obtained from Gibbs-Thomson equation by using the values of the Gibbs-Thomson coefficients and the effective entropy change per unit volume. The grain boundary energies of each system were calculated from force balance at the bottom of the grain boundary groove shapes. 178

ÖZET InSe ve InSe:Bi (%0.05 ve 0.5) yarıiletken bileşikleri. Stockbarger tekniğine dayah Yönlendirilmiş Katılaştırma Metodu ile büyütüldü. Büyütülen kristallerin elektriksel özellikleri, sıcaklığa bağlı Hail ve özdirenç ölçümleri ile araştırıldı. Katkılı numunelerde incelenen sıcaklık aralığında özdirencin arttığı, taşıyıcı konsantrasyonu ve mobilitenin azaldığı gözlendi. Katkısız ve katkılı numunelerdeki aktif merkezlerin iyonizasyon enerjileri sırasıyla ikili donor ve tek donor-tek akseptör modelleri kullanılarak tayin edildi. Yüksek ve alçak sıcaklıklarda taşıyıcı hareketliliğini etkileyen saçılma mekanizmalarının sırasıyla homopolar optik fonon saçılması ve iyonize olmuş kirlilik saçılması olduğu belirlendi. SUMMARY InSe and InSe:Bi (0.05 and 0.5 wt.%) semiconducting compounds were grown using Directional Freezing method which modified form of Stockbarger technique. Electrical properties of grown crystals were determined as a function of temperature by using Hall effect and resistivity measurements. It was observed that the resistivity increases and the carrier concentration and the mobility decreases for the doped samples in the whole investigated temperature region. Ionization energies of active centers in the undoped and doped samples were determined using double donor and single donor-single acceptor models, respectively. Scattering mechanisms affecting the carrier mobility at the high and low temperature regions were determined to be homopolar optical scattering and ionized impurity scattering, respectively. 56

ÖZET Bu çalışmanın amacı, ikili saydam organik alaşımlardan SCN-Etanol ve SCN-CBr4 sistemlerinin katı-sıvı arayüzey enerjilerini ölçmek ve sıvı bileşiminin arayüzey enerjisine etkisini incelemektir. Bunu yapabilmek için bir deney sistemi kuruldu. Bu deney sistemi ile tane arayüzey oluk şekilleri doğrudan gözlendi, her bir oluk şekli için sıcaklık gradiyenti ölçüldü ve oluk şekillerinin fotoğrafları çekildi. Doğrusal katılaştırma fırmmı kullanarak her bir sistemin bileşime bağlı olarak ısı iletkenlik katsayıları oranı ölçüldü. Ölçülen oluk koordinatlarını, sıcaklık gradiyentlerini ve ısı iletkenlik katsayıları oranı değerlerini kullanarak bilgisayar programı ile katı SCN-sıvı SCN Etanol ve katı SCN-sıvı SCN CBr4 sistemlerine ait ortalama Gibbs-Thomson sabitleri hesaplandı. Katı SCN-sıvı SCN Etanol ve katı SCN-sıvı SCN CBr4 için hesaplanan ortalama T değerinin birbirine yakın olduğu görüldü. Bu ise sıvının bileşiminin Gibbs-Thomson sabitine etki etmediğini ifade etmektedir. Katı SCN-sıvı SCN Etanol ve katı SCN-sıvı SCN CBr4 sistemlerinin katı-sıvı arayüzey enerjileri, hesaplanan T ve hacim başına entropi değişimi değerlerini kullanarak Gibbs- Thomson denkleminden hesaplandı. Ayrıca ölçülen katı-sıvı arayüzey enerjilerini ve oluk şekillerini kullanarak tane arayüzey enerjileri olukların denge durumundan hesaplandı. VI SUMMARY The aim of the present work is to measure the solid-liquid interface energies in the binary transparent organic alloys, Succinonitrile-Ethanol and Succinonitrile-CBr4 systems. For this purpose the experimental system was set up. The grain boundary groove shapes were directly observed the temperature gradient for observed groove shapes were measured and the photographs of the grain boundary groove shapes were taken by using the apparatus. The ratios of the thermal conductivities of the solid and liquid phases for different compositions were measured with directional solidification furnace.The average values of the Gibbs-Thomson coefficients for solid SCN-liquid SCN Ethanol and solid SCN-liquid SCN CBr4 systems were obtained with a numerical method by using the measured values of the groove co-ordinate, temperature gradient and the ratio of the thermal conductivities. The average values of the Gibbs-Thomson coefficients for solid SCN-liquid SCN Ethanol and solid SCN-liquid SCN CBr4 systems were observed to be very close. This means that the liquid composition does not affected on the Gibbs- Thomson coefficient. The solid-liquid interface energies for solid SCN-liquid SCN Ethanol and solid SCN- liquid SCN CBr4 systems were calculated from Gibbs-Thomson equation by using the values of the Gibbs-Thomson coefficient and the entropy change per unit volume. The grain boundary energies for each systems were calculated from force balance at the root of groove shape by using groove shapes. 106