Formation of silicon nanocrystals by laser processing of silicon rich oxides
Silisyum zengini oksitlerin lazerle işlenmesiyle silisyum nanoyapıların oluşumu
- Tez No: 313528
- Danışmanlar: PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Farklı silisyum oranlarına sahip silisyum zengini ince filmler sönümsüz dalga lazeriyle tavlanarak silika icine gömülü silisyum nanokristaller elde edildi. Kimyasal bileşimin, ışınlama süresinin, ve lazer güç yoğunluğunun Si-SiO2 faz ayrışmasına olan etkisi incelendi. Son yıllarda fotovoltaik hücrelerdeki son gelişmelerle birlikte elektromanyetik tayfın daha verimli bir sekilde kullanılması için nanoyapılara olan ilgi de artmıştır. Kuantum hapsolma etkisi sayesinde nanoyapıların bant aralığı artar. Böylece yüksekışığın aşağı cevrimi (Enerjisinin düşürülmesi) mümkün olur. Geleneksel yöntemde Si-SiO2 faz ayrışması için yüksek sıcaklıkta tavlama işlemi uygulanır. Bu işlemler cam alttaşlara ve seri uretimde kullanılan ince film teknolojisine uygun değildir. Yüksek sıcaklık yöntemine alternatif bir yaklaşım lazerle ışınlamadır. Bu çalışmada plazma takviyeli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) ve saçtırma yöntemleri ile üretilen SiOx ince filmler sönümsüz dalga lazeriyle tavlanmıştır. Tavlanmamış örneklerin bileşimi x-ışını fotoelektron spektroskopisi(XPS), elastik geri tepme deteksiyonu ERDA, ve Rutherford geri saçılma spektroskopisi (RBS) teknikleri ile, optik özellikleri ise elipsometri analiziyle belirlendi. Tavlama argon iyon lazerinin 488 nm dalgaboyu kullanlarak gerçekleştirildi. Tavlama sonucu olusan yapısal etki Raman ve fotolüminesans spektroskopisiyle incelendi. Silisyum nanokristallerin boyut ve miktarının oluşturma gazlarının (Hidrojenle seyreltilmiş SiH4 ve N2O ya da CO2) akıs hızına ve lazer güç yoğunluğuna bağlı olduğu gösterildi. Hidrojenin faz ayrışmasındaki rolünü incelemek icin PECVD ve saçtırma ile hazırlanan filmler karşılaştırıldı.
Özet (Çeviri)
Silicon nanocrystals are well known to exhibit strong luminescence in the visible. Extension of this into a nanocrystal network would be beneficial for many applications. In the light of recent advances on exciton-plasmon interactions and photovoltaic cells, there is renewed interest in the use of nanostructures. Due to quantum confinement, silicon nanoclusters with increased band gaps, are promising for down conversion light and enhanced emission on plasmonic surfaces. Conventional techniques utilize high-temperature processing to obtain the Si-SiO2 phase separation which uses high thermal budget, not suitable for localized applications not compatible with glass substrates or thin-film stacked structures. An alternative approach capable of avoiding high temperature processing is laser irradiation of substochiometric amorphous silicon oxides.In this work, continuous-wave laser processing of Si-rich oxide thin films with varying Si content were performed in order to obtain Si nanocrystals embedded in silica. The role of composition, dwell times and power densities were investigated for Si-SiO2 phase separation.We present cw laser processing of PECVD grown and sputtered SiOx films. XPS, RBS and ERDA techniques were used for the stoichiometry analysis of different composition as grown samples and their optical properties were determined through ellipsometry analysis. Processing was performed with an Ar+ laser at 488 nm. The structural changes due to processing were investigated by Raman and photoluminescence spectroscopy.It has been shown that silicon nanocrystals formation depends both on precursor gas composition (hydrogen-diluted SiH4 and N2O or CO2 gases) and on laser power density. PECVD grown hydrogenated SiOx films were compared with sputtered films with and without hydrogen to identify the role of hydrogen for phase separation.
Benzer Tezler
- Formation of Ge nanocrystals with cw laser irradiation of SiOx:Ge thin films
SiOx:Ge ince filmlerde sürekli dalga lazeri ışınlaması ile germanyum nanokristal oluşumu
MELİKE GÜMÜŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Silicon nanostructures for electro-optical and photovoltaic applications
Silisyum nanoyapıların opto-elektronik ve fotovoltaik uygulamaları
MUSTAFA KULAKCI
Doktora
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Synthesizing germanium and silicon nanocrystals embedded in silicon dioxide by magnetron sputtering deposition technique
Magnetron saçtırma tekniği ile silisyum dioksit içerisinde silisyum ve germanyum nanokristallerin sentezlemesi
ARİF SİNAN ALAGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Low dimensional structures for electrical and optical applications
Düşük boyutlu yapıların elektrik ve optik uygulamaları
İMRAN AKÇA
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- Preparation of functional surfaces using zeolite nanocrystals for biosensor and biomedical applications
Biyosensör ve biyomedikal uygulamalar için zeolit nanokristalleri kullanılarak fonksiyonel yüzeylerin oluşturulması
SALİH KAAN KİRDECİLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU AKATA KURÇ
PROF. DR. RAŞİT TURAN