Freeform maskless silicon nanolithography via ın-chip laser nanostructuring
Yonga-içi lazer nanoyapilandirmasi ile serbest biçimli, maskesiz silisyum nanolitografisi
- Tez No: 1017972
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ONUR TOKEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Lazer nanofabrikasyonda uzun süredir devam eden bir hedef, teknolojik olarak önemli malzemelerde fonksiyonel nanoyapıları maskeler, şablonlar veya temiz oda süreçleri olmadan doğrudan yazmaktır. Silisyum, modern optik ve elektronikteki rolü nedeniyle bu hedef için kritik bir malzemedir, ancak nano-yapılandırılması, çözünürlük, geometri ve fabrikasyon esnekliği açısından sınırlı kalmaktadır. Elektron demeti litografisi gibi geleneksel yaklaşımlar yüksek çözünürlük sağlar ancak karmaşık ve pahalıdır. Lazer-tabanlı yöntemler maskesiz fabrikasyon vaadeder, ancak silisyumda, serbest-şekilli, nano-boyutta, yüzeyden erişilebilir yapılar için hâlâ genel bir yol sunamamaktadır. Böyle bir yolun oluşturulması, doğrudan lazer yazımın çok yönlülüğü ile silisyum nanofotonik arasındaki önemli bir boşluğu kapatacaktır. Bu tez, serbest-şekilli, maskesiz silisyum nanolitografisi için yüzey altından yüzeye bir strateji geliştirmektedir. Yüzey altı veya yonga-içi lazer nanoyapılandırma kullanılarak, iki tamamlayıcı yol geliştirilmiştir. İlk yol, uzaysal olarak modüle edilmiş kızılötesi lazer darbeleri kullanarak yüzeyin altında serbest-şekilli nanoyapılar yazar ve bunları aşındırma ile ortaya çıkarır. Bu, iki dalga boyunda \%25 verime sahip görünür-bölge ızgara ve dalga-boyu-alt kırılma indisi modülasyonuna dayalı Fresnel lensleri mümkün kılar. İkinci yol, yonga-içi nanoyapıların yüzey desen oluşumunu yönlendirdiği tek adımlı, tohumlama ile lazer yazımını kullanarak serbest-şekilli silisyum nanolitografisini ve ince-kaplama desenlemeyi mümkün kılar. Bu sonuçlar yonga-içi fabrikasyon paradigmasını yüzeyden erişilebilir, serbest-şekilli bir nanolitografi platformuna genişleterek, entegre optik, meta-optik ve nanofotonikte potansiyel uygulamalara sahip maskesiz silisyum nanofabrikasyon için yeni bir tasarım alanı oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
A long-standing goal in laser nanofabrication is to write functional nanostructures directly in technologically important materials, without masks, templates or cleanroom-intensive processing. Silicon is a critical target for this goal, owing to its central role in modern optics and electronics, yet its nanoscale structuring remains constrained by trade-offs in resolution, geometric freedom and fabrication flexibility. Conventional approaches, such as electron-beam lithography, provide high resolution but are complex and expensive. Laser-based methods promise maskless fabrication, however, in silicon they still lack a general route to freeform, nanoscale, surface-accessible features. Establishing such a route would close an important gap between the versatility of direct laser writing and silicon nanophotonics. This thesis develops a subsurface-to-surface strategy for freeform, maskless silicon nanolithography. Building on subsurface or in-chip laser nanostructuring, it develops two complementary routes. The first writes freeform nanostructures beneath the surface using spatially-modulated, infrared laser pulses and reveals them by polishing and etching. This enables visible-regime gratings with 25\% efficiency at two wavelengths, and Fresnel lenses based on subwavelength refractive-index modulation. The second route exploits single-step, seeded laser-writing, where in-chip nanostructures guide the surface pattern formation, enabling freeform silicon nanolithography, and thin-coating patterning. Together, these results extend in-chip fabrication paradigm into a surface-accessible, freeform nanolithography platform, establishing a new design space for maskless silicon nanofabrication with potential applications in integrated optics, meta-optics, and nanophotonics.
Benzer Tezler
- Tümdevre üretiminde polisilisyumum plazma ortamında aşındırılması
Başlık çevirisi yok
SEMA İMRAHOR İLYAS
- Free vibration analysis of adhesively bonded multi-layer beams and lap-joints
Yapıştırılarak birleştirilmiş çok katmanlı kirişlerin ve bindirmeli bağlantıların serbest titreşim analizi
NAZIM ÇAĞLAYAN
- Revisiting massless scalar two point functions on dS4
De Sitter'de kütlesiz iki nokta fonksiyonlarının yeniden ele alınması
TAHA AYFER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GİZEM ŞENGÖR ERÖNCEL
- A semiclassical kinetic theory of the Dirac particles
Dirac parçacıklarının yarı klasik kinetik kuramı
EDA KILINÇARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER FARUK DAYI
- İki boyutlu kuantum alan teorisinde sonsuz konform simetrisi
Infinite conformal symmetry in two dimensional quantum field theory
ŞEVKET GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. MAHMUT HORTAÇSU