Geri Dön

Controlled surface structuring with nonlinear laser lithography

Doğrusal olmayan lazer litografisi ile kontrollü yüzey işlemesi

PDF İndir

  1. Tez No: 486733
  2. Yazar: ÖZGÜN YAVUZ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. FATİH ÖMER İLDAY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 45

Özet

Kendiliğinden organize olma, tüm bilim ve mühendislik dallarındaki araştırmacıları etkilemiştir. Her yerde varolmasına rağmen, temel mekanizmaları ve özellikle kontrol edilebilmeleri hakkındaki bilgimiz daha emekleme aşamasındadır. Oldukça zengin bir kendinden organize sistem, kuvvetli lazer ışınlarının malzeme yüzeyine vurulmasıyla açığa çıkar. Bu fenomen ile lazer dalga boyundan kısa, dolayısıyla nanometre mertebesinde, tek aşamalı, günlük atmosfer altında, yapılar üretilebilmektedir. Bu yapılar, tribolojiden veri kayıt teknolojisine kadar geniş bir kullanım alanına sahiptir. Fakat, bu yapıları kontrol etmek, düzenlemek, dinamik olarak değiştirmek hala başarılamamıştır. Bizim grubumuzda bulunan yeni bir teknik olan Doğrusal Olmayan Lazer Litografisi (NLL) ile muazzam kalitede, periyodik, kendinden organize, nanometre mertebesinde paralel çizgiler halinde yapılar elde edilmiştir. Bu nano yapılar ile sınırsız boyutlarda bir alan, herhangi bir kalite kaybı yaşamadan kaplanabilmektedir. Bu gelişme sayesinde, basit çizgiler dışında, kendinden organize sistemler üzerinde pratik bir bilgiye sahip olup, oldukça çeşitli kendinden oranize şekiller elde edilmiştir. Bu tezde, ilk olarak, NLL tekniğinin detaylı bir matematiksel modeli yapılmıştır. Geliştirilen modelin deneyleri mükemmel öngördüğü ve yönlendirdiği gösterilmiştir. Bu model sayesinde, nano yapıların tepkisi üzerinde, lazerin eğilmesiyle oluşan dalga cephesi değişimine bağlı, kendinden organize bir etki gösterilmiştir. Bu etki, iyi bilinen Doppler etkisine kuvvetli benzeşim göstermektedir. Bu tezde geliştirilen matematiksel modele dayanarak, gürültü ve modülasyonun kendinden organize olma sürecini yönlendirdiği, deneylerce gösterilmiştir. Dahası, kasten dahil edilen gürültü veya kusurlar ile başka türlü oluşturulamayacak motiflerin oluşması mümkün kılınmıştır. Bu kabiliyetin nihai bir gösterimi olarak, olası bütün Bravais kafesi yapılarının malzeme yüzeyinde oluşturulduğu rapor edilmiştir. Gösterilen asıl sonuçlar her ne kadar NLL tekniği ile alakalı olsa da; bu tezde geliştirilen kavramsal araçlar, eksi ve artı, doğrusal olmayan geri beslemenin etkileşimi sayesinde, kendinden organize olmanın genel özelliklerine dayanmaktadır. Bu, çok çeşitli kendinden organize sistemleri tanımlamaktadır. Bu tezde uygulanan teknikler, motif üreten, kendinden organize, tamamen farklı fiziksel sistemleri benzer şekilde kontrol etmek için uyarlanabilir.

Özet (Çeviri)

Self-organisation has always fascinated researchers from all branches of sciences and engineering. Despite its ubiquity, our present understanding of its core princi- ples and in particular how to control self-organised phenomena is at its infancy. A particularly rich case of self-organisation arises from the interactions of intensely powerful laser beams with material surfaces. As this phenomenon leads to forma- tion of sub-wavelength, thereby, nanoscale periodic structures through a simple, one-step process performed in ambient atmosphere, there has been tremendous interest in its use in applications, ranging from tribology to data storage. How- ever, there remains much to be desired in terms of our ability to control, regulate, dynamically modify the resulting structures. A technique recently demonstrated in our group, Nonlinear Laser Lithography (NLL), has made possible the creation of extremely uniform, virtually perfectly periodic self-organised nanostructures, which are in the form of parallel nanoscale lines. These nanostructures can be used to cover or tile indefinitely large areas without any apparent loss in quality or uniformity. Armed with this advance, we are now in a position to look beyond getting simply periodic structures and to develop conceptual tools and practical techniques for advanced control of the self-organisation process and to create a vast array of self-organised structures. In this thesis, we first develop a rigorous theoretical model for NLL, which we then show to possess excellent predictive power and can efficiently guide the experiments. We first reveal an interesting, self-organised effect, namely that the nanostructures respond to a tilting of the laser beam's wavefront in a manner that is strongly analogous to the well-known Doppler effect. Further, building on the rigorous model developed in this the- sis, we propose and experimentally demonstrate that noise or modulations in the laser beam or defects on the surface can each steer the self-organised process. We further show that by deliberately introducing noise or defects, we can achieve patterns that are impossible to achieve otherwise. As an ultimate demonstration of this capability, we report on the creation of all the Bravais lattices possible for a surface. While the main results to be reported concern the NLL technique, the conceptual tools developed in this thesis rely on general properties of self- organisation through an interplay of positive and negative nonlinear feedback mechanisms. This defines a broad class of self-organising systems. As such, it is likely that the techniques we introduce can be appropriately adapted to achieve similar control over self-organised patterns forming in entirely different physical systems.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    657861

    Laser nano-structuring deep inside silicon using Bessel beams

    Bessel ışını kullanılarak silisyum derinliklerinde lazer nano-yapılandırması

    AQIQ ISHRAQ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ONUR TOKEL

  2. Tez No

    763097

    3D-microstructuring of silicon induced by nanosecond pulsed infrared fiber laser for potential solar cell applications

    Potansiyel güneş hücresi uygulamaları için nanosaniye atımlı kızılötesi fiber lazer yardımıyla silikonun üç boyutlu mikroyapılandırılması

    BESNA BÜLBÜL TATBUL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ IHOR PAVLOV

  3. Tez No

    463008

    Application of chemical mechanical polishing process on titanium based medical implants

    Kimyasal mekanik cilalama prosesinin titanyum bazlı medikal implantlarda uygulanması

    ZEYNEP ÖZDEMİR GÜLER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    BiyomühendislikÖzyeğin Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜL BAHAR BAŞIM DOĞAN

  4. Tez No

    807470

    Metro türü şehiriçi raylı ulaşım sistemlerinde kentleşme sebebiyle ray düzleminde meydana gelen geometrik deformasyonların sayısal olarak değerlendirilmesi

    Numerical evaluation of geometric deformations occurring in rail plane due to urbanization in metro-type urban rail transport systems

    SÜLEYMAN TÜREDİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Raylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞÜKRÜYE İYİNAM

  5. Tez No

    756027

    Controlled synthesis of organic-inorganic composite particles

    Organik-inorganik kompozit parçacıkların kontrollü sentezlenmesi

    ELİF ERÇELİK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU

    PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN

Geri Dön