Atomic layer deposition based titanium alloying of ZnO for microbolometer applications
Mikrobolometre uygulamaları için çinko oksidin atomik katmanlama yöntemiyle titanyum ile alaşımlanması
- Tez No: 434227
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Mikrobolometreler düşük maliyetliliği, CMOS prosesine uygunluğu, foton detektörleriyle karşılaştırılabilir performansından dolayı, hem ticari hem de tüketici elektroniği uygulamaları için soğutmasız kızılötesi detektörler arasında en iyi adaydır. Direnç tipi mikrobolometrelerin en önemli bölümü sıcaklığa duyarlı aktif malzemedir. Bu sıcaklığa duyarlı bölüm sayesinde elektrik sinyalindaki değişim, okuma devresi tarafından okunur ve termal görüntü oluşturulur. Literatürdeki birçok çalışmada çinko oksidin sıcaklığa bağlı direnç değişim katsayısının oldukça yüksek olduğu rapor edilmiştir. Fakat hala sıcaklıkla değişmeyen TCR özelliği elde edilememiştir. Bu çalışmada çinko oksidin TCR özelliğinin geliştirilmesi için titanyumla katkılama önerilmiştir. Çünkü titanyumdioksit metal oksitlerin Ellingham diyagramına göre her sıcaklıkta çinko oksitten termodinamik olarak daha kararlıdır. Titanyum, çinko oksit yapısı içerisinde oksijene bağlı kusurların azaltılmasını ve dolayısıyla çinko oksidin TCR özelliğinin geliştirilmesini sağlayabilir. Titanyum katkılı çinko oksit ince filmler, atomik katman biriktirme yöntemiyle büyütülmüştür. %2.5, %5.9 ve %12.2 titanyum içeren çinko oksit ince filmler elde edilmiştir. Büyütülen ince filmlerin malzeme karakterizasyonu yapılmıştır. Büyütülen filmlerden mikro direnç yapıları üretmek için ilk önce silikon alttaş Piranha-HF ve solvent temizliğine tabi tutulmuştur. Daha sonra alttaş ile direnç yapısı arasındaki elektriksel izolasyonu sağlamak için, plazma yardımcılı kimyasal buhar biriktirme yoluyla silikon oksit katmanı kaplanmıştır. Daha sonra atomik katman biriktirme yöntemiyle titanyum katkılı çinko oksit büyütülmüştür. Bu katman fotolitografi yoluyla şekillendirilmiş ve kontak metali termal buhar biriktirme yoluyla kaplanmıştır. Üretilen mikro dirençlerin ilk önce akım-voltaj karakterizasyonu daha sonra sıcaklığa bağlı direnç katsayısı ölçümü yapılmıştır. Malzemenin özdirenci yaklaşık olarak hesaplanmıştır. Üretilen yapılar sıcaklıkla değişmeyen ve yüksek sıcaklığa bağlı direnç katsayısına sahiptir.
Özet (Çeviri)
Microbolometers are attractive candidates for both military applications and consumer electronics among the uncooled thermal detectors due to their compactness, low cost, comparable performance with photon detectors and CMOS compatibility. The temperature sensitive active material is the most important part of resistive type microbolometers where change in electrical response occurs upon IR radiation. Typical active materials used for this purpose are YBCO and VOx. It was reported in several studies that ZnO has higher TCR value than commercially available active materials. However a temperature insensitive TCR property has not been achieved yet. To improve the TCR property of ZnO, doping with Titanium is proposed in this work. According to Ellingham diagram of oxides which is used generally in extractive metallurgy, it is obvious that titanium oxide is more stable than zinc oxide. Therefore doping with Titanium may reduce oxygen related defects and improve TCR property. Atomic layer deposition (ALD) is used for digital alloying of ZnO with Titanium. Titanium doped ZnO (TZO) films with Ti concentrations 2.5\%, 5.9\% and 12.2\% were deposited using precursors diethylzinc, mili-Q water and tetrekis(dimethylamido)titanium. Then intrinsic defect related elemental characterization were made. Effect of Titanium doping on structure of TZO thin films was discussed. After material characterization, planar microresistors were fabricated in UNAM cleanroom facility. Piranha-HF and solvent cleaning of silicon substrate were performed before microfabrication. Vaksis Handy Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) was used to deposit insulation layer on silicon wafer. Photolithograpy steps were performed using Laurell Spinner system and EVG 620 mask aligner to pattern TZO thin film. Then contact material metallization was performed using Vaksis MIDAS Thermal Evaporator system. Current-voltage characterization of microfabricated resistors was performed before Temperature Coefficient of Resistance (TCR) measurements to see the contact type resistors. Then TCR measurements were done between 15C and 25C by applying constant current to the contact pads of resistor. Approximate resistivity values of 5 different samples were calculated. It is shown that proposed TZO active material for resistive type microbolometers has a temperature insensitive and high TCR value.
Benzer Tezler
- Ultrathin titanium dioxide coatings on carbon nanotubes for stable lithium oxygen battery cathodes
Ultra ince titanyum dioksit kaplı dayanıklı lityum oksijen pili katotu
FARUK OKUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EDA YILMAZ
- Surface modification of titanium hard tissue implants by magnesium doping
Titanyum sert doku implant yüzeylerinin magnezyum katkılama ile modifikasyonu
OKAN MAZMANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
DOÇ. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
- Kuru aşındırma yöntemiyle titanyum silisite seçici kontak aşındırma prosesinin optimizasyonu
Optimization of selective titanium silicide contact hole etching process via dry etching method
TUĞBA BİLGİÇ KELLE
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL MERİÇBOYU
- TİN kaplama parametrelerinin aşınma davranışı üzerindeki etkisi
The Effect of coating parameters on the wear behaviour of TİN
OĞUZ AKKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. E. SABRİ KAYALI
- TiO2/ERGO nanokompozit elektrotların CdTe, PbTe, Bi2Te3, CdTe/PbTe, CdTe/Bi2Te3 ve PbTe/Bi2Te3 kuantum parçacıklar ile dekore edilmesi, karakterizasyonu ve QDSSCs'lerde uygulamaları
Decoration of TiO2/ERGO nanocomposite electrodes with CdTe, PbTe, Bi2Te3, CdTe/PbTe, CdTe/Bi2Te3 and PbTe/Bi2Te3 quantum dots, characterization and applications in QDSSCs
ELİF TEMUR