Near infrared laser beam and silicon wafer interactions
Yakın kızılötesi lazer hüzmesi ve silisyum etkileşimleri
- Tez No: 602914
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET NACİ İNCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
N-tipi(100) ve p-tipi(111) Si plakaların, 1070 nm dalgaboyunda nanosaniye (ns) ve sürekli modda (CW) lazer kaynakları ile ablasyon mekanizmaları hava, su ve gliserin ortamında incelenmiştir. Yapılan çalışmalar kapsamında, lazer emisyon modu, atım enerjisi, atım sayısı, hüzme şekli ve etkileşim ortamının lazer etkileşim üzerindeki etkileri ele alınmıştır. Oluşan ısıl etkileşim alanları ve ablasyon kraterleri Optik Mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskobu ve Atomik Kuvvet Mikroskobu ile gözlemlenirken, deney esnasında hedef malzemenin ısınma ölçümleri uzun dalgaboylu kızılötesi kamera ile yapılmıştır. Toplama küresi ile ölçülen optik yansıtma ve geçirgenlik değerleri, Silikonun optik sabitlerini belirlemek için kullanılmıştır. Hüzme şekli CCD kamera ve hüzme görüntüleyici ile incelenip, ZEMAX analizleri ile bu tezde sunulmuştur. CW lazer etkileşim çalışmalarında, Si örneği üzerinde çatlak oluşumunun yanında, yarı-eriyik ve tam eriyik bölgeler oluştuğu gözlemlenmiştir. Ns atımlı lazer çalışmalarında ise, ısıl etkileşim alanları (HAZ) ve ablasyon alanlarının oluşmasının yanında, kendiliğinden oluşmuş dalgalı bölgeler ve eriyiklerin yeniden katılaşması ile oluşan omuzlar analiz edilmiştir. Ancak, sıvı ortamında ısıl etkileşim alanının azaldığı hatta tamamen yok olduğu gözlenmiştir. Bessel hüzmeleri ile yapılan çalışmalarda da ısıl etkileşim alanının azaldığı gözlenmiştir. Tüm çalışma sonuçlarına göre, lazer hüzme şeklinden ve test yapılan ortam türünden bağımsız olarak lazer enerjisindeki artışın ablasyon çapını arttırdığı gözlenmiştir. Bunun yanında, sabit bir enerji için lazer atım sayısının artması ile farklı derinliklerde fakat benzer çaplarda lazer ablasyon oluklarının oluşturulmasının mümkün olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
At 1070 nm, Nanosecond (ns) pulse and Continuous Wavelength (CW) lasers' ablation of n-type(100) and p-type(111) Si wafer is presented in ambient, water and glycerin environments. Impacts of laser emission mode, pulse energy, pulse number, beam shape and type of environment are investigated by an Optical Microscope, a Scanning Electron Microscope and an Atomic Force Microscope. Integrating sphere measurements of optical reflection and transmission values are used in the calculation of the optical constant of the Si sample. Beam profiles acquired by a beam profiler and a CCD camera are presented before the experimental studies. Ablation zones are analyzed in terms of depth and diameter. Besides, temperature measurement of the samples under illumination by a CW laser at 1070 nm is given. In case of CW laser-induced damage regions, either partial molten or totally molten regions are observed along with the crack areas. After ns laser illumination, both the heat a↵ected zones (HAZ) and the ablation zones are observed in ambient environment. Furthermore, in the HAZ area, some self-assembled ripple formations and re-solidified regions formed. However, in liquid environment, HAZ formation is observed to have reduced or completely disappeared. Bessel beam's declining e↵ect on the HAZ area is also investigated after illumination of ns laser irradiation at 1070 nm. In all cases, regardless of medium and beam shape, the ablation diameter increases in line with the increments in pulse emission energies. Finally, through higher number of pulses, ablation craters with di↵erent depths are achieved with the same diameter of crater.
Benzer Tezler
- Frequency-selective remote actuation via continuous beam spans
Sürekli kiriş dizileri yardımıyla frekans-seçici uzaktan tahrik
JABER SALAMAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN
- Meandering loop mirrors and resonators in silicon photonic integrated circuits: Design, fabrication, and analysis
Silisyum fotonik tümleşik devrelerde kıvrımlı halka yansıtıcıları ve çınlaçları: Tasarım, üretim, ve inceleme
MUHAMMAD ZAKWAN
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET İRŞADİ AKSUN
PROF. DR. ALİ SERPENGÜZEL
- Distributed meandering resonator add-drop filters in silicon photonic integrated circuits design, fabrication and analysis
Silisyum tümleşik fotonik devrelerde dağıtılmış kıvrımlı çınlaç ekleme-düşürme süzgeçleri tasarım, üretim ile inceleme
SUAT KURT
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER KİRAZ
PROF. DR. ALİ SERPENGÜZEL
- Dalga kılavuzu entegreli grafen – SOI tabanlı fotodiyot üretimi ve karakterizasyonu
The fabrication and characterization of waveguide integrated graphene - SOI based photodiode
ELANUR SEVEN
Doktora
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
PROF. DR. ELİF ORHAN
- Ultraviyole, görünür ve yakın kızılötesi dalga boylarına sahip lazerlerde M2 parametresinin ölçümü
Measurement of M2 parameter in lasers having the wavelengths of ultraviolette, visible and near infrared
AHMET BAŞARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KURT