Fabrication and characterization of sers substrates via laser induced photochemical surface roughening of silicon
Yüzey artırımlı raman saçılması alttaşlarının lazerli fotokimyasal yüzey işlemeyle üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 736382
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAN BEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Bu tez çalışmasında, lazer yardımlı fotokimyasal yüzey aşındırma yöntemiyle yapılandırılan kristal silikon yüzeyinden Yüzey Artırımlı Raman Spektroskopisi alttaşları üretilmiştir. Fotokimyasal aşındırmada kompleks yapılarda hızlı ve kesin kontrol sağlayan ve yenilikçi bir yöntem olarak lazer ışığı uzamsal olarak DMD (Dijital Mikroayna Cihazı) ile modüle edilmiştir. Aşındırılmış silikon yüzeyin üstüne plazmonik sıcak noktalar oluşturmak amacıyla termal buharlaştırma yöntemiyle altın ve gümüş filmler kaplanmış, ayrıca altın ve gümüş nanoparçacıklar oluşturulmuştur. Aşındırılmış yüzeyin üstündeki altın ve gümüş film veya parçacık kalınlığının elde edilen Raman sinyalini önemli ölçüde değiştirdiği görülmüştür. Bununla birlikte aşındırılmış yüzeydeki pürüzlülük parametrelerinin de elektromanyetik artırımı önemli ölçüde değiştirdiği ve artırdığı gösterilmiştir. Bu aşındırma parametreleri arasında Raman sinyaline önemli etki edenler lazer ışıma gücü, aydınlatma süresi ve aydınlatılan alanın boyutudur. Elde edilen alttaşların Raman artırımı karakterizasyonu üzerine BCB, CV, R6G ve amonyum nitrat molekülleri damlatılarak yapılmıştır. Raman spektroskopisinde ışıma dalgaboyları olarak 532 nm ve 660 nm kullanılmıştır. BCB'den gelen Raman sinyali nanomolar seviyelere kadar gözlenmiştir. Yapılan deneysel, teorik ve bilgisayarlı hesaplamalara göre artırım faktörü 50 nm gümüş kaplı aşındırılmış silikon yüzey için 10^9 mertebelerine varmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) substrates are fabricated using laser assisted chemical etching of silicon as a surface nanostructuring technique. As a novel method of control over the structuring parameters, the incident laser illumination is spatially modified via a Digital Micromirror Device (DMD) that enable fast and uniform fabrication of complex structures. Onto the photochemically nanostructured silicon surfaces, silver and gold films are deposited by thermal evaporation or nanoparticles are formed to transform the roughened Si surfaces into the SERS substrates. The thickness of Ag and Au on the structured Si is shown to significantly alter the SERS spectra. The increase of the SERS signal is also attributed to the electromagnetic field enhancement that result from the surface roughness of Si which is controlled by the illumination power, duration and the spot size of the laser beam. For the characterization of the SERS substrates, Raman spectra of the dye molecule Brilliant Cresyl Blue (BCB) can be observed down to nM orders. Fabricated substrates are also compared under 660 nm and 532 nm excitations. Nanostructured Si surface with Ag deposition is shown to create more enhancement than Au deposition under 532 nm excitation with an enhancement factor (EF) up to 10^9. EF is calculated and SERS performance is evaluated based on both SERS and dark-field scattering spectra experimentally, and using Finite-Difference Time-Domain (FDTD) simulations, numerically. Further range of applicability of the substrates are investigated by testing with the molecules Crystal Violet (CV), Rhodamine 6G and ammonium nitrate from which large enhancements are obtained.
Benzer Tezler
- Gözenekli silikon kalıpların elde edilmesi, elektrodepozisyon yöntemi ile gözenekli silikon kalıplar üzerinde metalik Co ve Ag nanoyapıların büyütülmesi, yapısal ve optiksel karakterizasyonu
The fabrication of the porous silicon templates, the growth of the Co and Ag nanostructures onto porous silicon templates by electrodeposition method, structural and optical characterization
ALPER ÇETİNEL
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiEge ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURCAN ARTUNÇ
YRD. DOÇ. DR. ENVER TARHAN
- The use of anodic aluminum oxide membranes as a sensing platform for surface-enhanced Raman spectroscopy
Anodik aluminyum oksit membranların yüzey-arttırılmış Raman spektropisi için sensör platformu olarak kullanımı
MERVE ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Mühendislik BilimleriTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH BÜYÜKSERİN
- Plazmonik özellikleri ayarlanabilir nanokubbelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of tunable plasmonic nanodomes
AYŞE ÖZBAY
- Alaşım nanokubbelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of alloy nanodomes
GAMZE YAMAN
- Altın ve gümüş nanopartiküllerinden oluşan heterojen plazmonik yapıların üretilmesi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of heterogeneous plasmonic structures composed of gold and silver nanoparticles
ÖZGE CANPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES