Fabrication and characterization of superconducting Bi2212 bolometer for the detection of THz waves
THz dalgalarının algılanması için süperiletken Bi2212 bolometrenin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 382969
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER, PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Terahertz dalgaları, kıyafet, deri, plastik, tahta, seramik ve herhangi bir zarar vermeden insan vücudundan geçebildiği için bu malzemelerin karakterizasyonunda, algılanmasında ve 3D görüntülenmesinde kullanılabilir. Hızlı kablosuz iletişim, medikal görüntüleme, havaalanlarında ve alışveriş merkezlerinde güvenlik, kimyasal ve biyolojik malzemelerin algılanması gibi terahertzin uygulama alanları günden güne genişlemektedir. Elektromanyetik spectrumun az gelişmiş bölgesinde olmasına karşın, terahertz dalgalarının (0.1-10 THz) hızla gelişen uygulamaları, terahertz dalga algılamanın veriminin iyi anlaşılmasına ihtiyaç duymaktadır. Yoğun, koherent ve sürekli elektromanyetik dalga kaynağı, yüksek sıcaklık süperiletken (YSS) olan Bi2Sr2CaCu2O8+δ (Bi2212) tek kristali tarafından sağlanmaktadır. Aynı zamanda Bi2212 tek kristali uygun koşullar altında THz dalgalarının algılanmasında kullanılır. Bugünlerde, çeşitli tipteki bolometreler THz dalgalarını algılamada kullanılır. Ancak bu bolometreler, yavaş tepki zamanı ki en önemli problem ve maliyetli soğutma sistemleri gibi bazı problemsel limitlere sahiptir. Bu çalışmada, tek kristal Bi2212 istenilen kalınlığa gelene kadar scotch bant ile katmanlarına ayrıldı. Buradan sonra, safir alttaş üzerine yapıştırıldı ve kloroform ve ultrasonik titreştirici yardımıyla scotch bant çıkarıldı. Kristal üretiminden sonra tam kalınlığın bulunması için atomik kuvvet mikroskobu kullanılarak kalınlıkları tespit edildi. Daha sonra, örnekler 400oC de 1 saat boyunca tavlandı ve arkasından ısısal buharlaştırma cihazında 150 nm altın kaplandı. Kontak direncini düşürmek için tekrar 425oC de 30 dakika boyunca tavlandı. Temiz oda sürecinden sonra elektron demeti litografisi ile log-periyodik anten tasarımımız kristalin üzerine oluşturuldu ve Ar-iyon demeti dağlanması sayesinde son halini aldı. Son olarak dört nokta kontağı iki kontak yoluna gümüş epoksi ile alındı. a-b ekseninin sıcaklığa bağlı direnç değişiminin ölçümleri gerçekleştirildi.
Özet (Çeviri)
Since terahertz (THz) waves can pass through materials like clothing, plastic, wood, ceramic, leather and without harm to the body, it can be used for characterization, detection and 3D imaging of these materials. THz application area expands day by day such as high-speed wireless communications, medical imaging, security in airports and shopping centres and detection of chemical and biological materials. Rapidly increasing applications of the electromagnetic waves (EM) in the under developed terahertz frequency (0.1-10 THz) range requires a well understandings of efficient terahertz wave detection. An intense, coherent and continuous electromagnetic wave source is obtained by High-Tc superconductor Bi2Sr2CaCu2O8+δ (Bi2212) single crystal. At the same time Bi2212 single crystal can detect THz waves in suitable conditions. Nowadays, different types of bolometers are used for detection of THz waves. But they have many limitations like slow response time which is the most significant problem and costly cryogenic spending. In this study, single crystal of Bi2212 is cleaved to layer by layer by scotch tape until the necessary is reached thickness. Afterwards, it is pasted on a sapphire substrate and the scotch tape is etched with the aid of chloroform solution and ultrasonic cleaner. After the crystal fabrication, the exact thickness of the crystal were obtained using atomic force microscopy. Then, the samples were annealed at 400oC for 1 hour in order to adjust the oxygen doping level and then deposited with 150 nm Au layer by thermal evaporation. Afterwards they were annealed again at 425oC for 30 minutes to decrease the contact resistivity. After clean room process, our log-periodic antenna design was formed on the crystal by using e-beam lithography and Ar-ion beam etching step by step. Finally, four probe wires were connected to the two contact paths and log-periodic antenna by silver epoxy. The temperature dependence of a-b axis resistivity (R-T) for Bi2212 single crystals were performed.
Benzer Tezler
- Area dependence of josephson critical current density in superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+d mesas for terahertz emission
Terahertz ışıyan süperiletken Bi2Sr2CaCu2O8+d mesaların josephson kritik akım yoğunluğunun alana bağımlılığı
HİLAL SAĞLAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
- Fabrication and characterization of Bİ-2212 superconducting seramic thin films
Bİ-2212 seramik süperiletken ince filmlerin üretimi ve karakterizayonu
ESRA EVCİN BAYDİLLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ANUTGAN
PROF. DR. İBRAHİM BELENLİ
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile Bi2Sr2Ca2Cu3O10+y süperiletken filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of Bi2Sr2Ca2Cu3O10+y superconductor films by ultrasonic spray pyrolysis (USP)
SİNEM TÜRKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ALİ AKSAN
- Yüksek sıcaklık süperiletken malzemelerin üretimi ve fiziksel özelliklerinin tayini
Preparation and physical characterization of high temperature superconductors
AHMET KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GENCER
- Fabrication and characterization of superconducting circuits consisting of magnetic Josephson junctions
Manyetik Josephson eklemlerinden oluşan süperiletken devrelerin üretimi ve karakterizasyonu
EGE AYGIT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YILMAZ ŞİMŞEK