Geri Dön

Near infrared laser beam and silicon wafer interactions

Yakın kızılötesi lazer hüzmesi ve silisyum etkileşimleri

  1. Tez No: 602914
  2. Yazar: ELİF TÜRKAN AKŞİT KAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET NACİ İNCİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. Frequency-selective remote actuation via continuous beam spans

    Sürekli kiriş dizileri yardımıyla frekans-seçici uzaktan tahrik

    JABER SALAMAT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN

  2. 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

    İngilizce

    2017

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET İRŞADİ AKSUN

    PROF. DR. ALİ SERPENGÜZEL

  3. 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

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPER KİRAZ

    PROF. DR. ALİ SERPENGÜZEL

  4. 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

    Türkçe

    2021

    Mühendislik BilimleriAtatürk Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL

    PROF. DR. ELİF ORHAN

  5. 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

    Türkçe

    2015

    Fizik ve Fizik MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA KURT