Geri Dön

Mikro işlenmiş kristal silisyum yüzeyinde gözenekli silisyum üretilmesi ve karakterizasyonu

Formation and characterization of porous silicon on a micro-machined monocrystalline silicon surface

  1. Tez No: 911588
  2. Yazar: KUTAY APAYDIN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SÜREYYA AYDIN YÜKSEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Mikro işleme, Gözenekli Silisyum, Schottky Diyot, Micro-machined, Porous Silicon, Schottky diode
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 92

Özet

Gözenekli Silisyum (GS); tek kristal Silisyum (cSi) üzerinde elektrokimyasal anodizasyon yöntemiyle üretilen, Si-O ve Si-H bağlarıyla çevrili gözenek ve boşluklarla sıralı silisyum iskeletten ibaret bir malzemedir. Özellikle Si-O, Si-H yüzey bağları sebepli dedektör ve yakıt pili uygulamalarında Silisyum tabanlı olması nedeniyle de MEMs uyumlu aygıt üretimine izin vermektedir. Gözenekliliği değişiminin bu aygıtların verimini değiştiriyor olması, bu tezin başlangıç fikri olmuştur ve önceden cSi yüzeyinde oluşturulan mikro kanalların bu yapının özelliklerini nasıl değiştirdiği incelenmiştir. Açılan hacimsel kanalların gözenekliliğe getirdiği sabit artış ile birlikte son ürünün aygıt performansına etkileri tartışılmıştır. Farklı (HF:Metanol:H2O-1:x:y) içerikli elektrolit içinde sabit akım yoğunlu altında 20 dakika süreyle ve sabit elektrolit (HF:Metanol:H2O-1:3:1), farklı anodizasyon sürelerinde (20-240 dk) cSi ve mikro işlenmiş tek kristal silisyum (mm-cSi) yüzeylerinde üretilen GS yapının fiziksel karakterizasyonu yapılmış ve farklı metaller (Ag pasta ve Ag) kullanılarak sırasıyla oda ve vakum ortamında oluşturulan Metal/GS/nSi ve Metal/GS/mm-nSi yapıların elektriksel özellikleri akım gerilim karakteristikleri ile belirlenmiştir. Çalışmamızda, mm-nSi yüzey oluşumunda lazer sebepli değişim olduğundan nSi yapıya göre GS' nin farklı morfolojide geliştiği, bununla birlikte parlak cSi yüzeye kıyasla üretilen GS yapının morfolojisinin farklılaştığı, belirlenmiştir. Fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektrumlarında da bu çözelti ile hazırlanan hem mikro işlenmiş hem nSi yapılarda yüzey Si-O ve Si-H bağları (1:3:1) elektrolitiyle hazırlanan GS yapılarda daha yoğun olduğu belirlenmiştir. Oda ortamında alınan Ag pasta metal kontak ile hazırlanan (Ag Pasta/GS/nSi/In, Ag Pasta/GS/mm-nSi/In) ve vakum altında kaplanan Ag metali ile hazırlanan (Ag/GS/nSi/In, Ag/GS/mm-nSi/In) aygıtların Schottky diyot karakteristiği gösterdiği, mikro işlenmeyle diyot yapı varlığını parametreleri değiştirerek koruduğu belirlenmiştir. Lazer ile açılan kanallar ile kontrollü arttırılan yüzey alanı etkilerinin hidrojen depolama ve Schottky diyot tabanlı gaz sensör uygulamalarında kullanımı önerilmiştir.

Özet (Çeviri)

Porous Silicon (PS); is a material consisting of a silicon skeleton with pores and voids surrounded by Si-O and Si-H bonds, produced by electrochemical anodization on single crystal silicon (cSi). It allows the production of MEMs compatible devices, especially in detector and fuel cell applications due to Si-O, Si-H surface bonds. The fact that the change in porosity changes the efficiency of these devices was the starting idea of this thesis and how the micro channels previously created on the cSi surface change the properties of this structure was examined. The effects of the opened volumetric channels on the device performance of the final product were discussed together with the constant increase in porosity. The physical characterization of the PS structure produced on cSi and micro-processed single crystal silicon (mm-cSi) surfaces under constant current density for 20 minutes in electrolyte with different (HF: Methanol: H2O-1:x:y) content and at different anodization times (20-240 min) with constant electrolyte (HF: Methanol: H2O-1:3:1) was performed and the electrical properties of the Metal/PS/nSi and Metal/PS/mm-nSi structures formed in room and vacuum environments, respectively, using different metals (Ag paste and Ag) were determined by current voltage characteristics. In our study, it was determined that PS developed in a different morphology compared to the nSi structure due to the laser-induced change in the mm-nSi surface formation, and the morphology of the produced PS structure differed compared to the polished cSi surface. In Fourier transform infrared spectra, it was determined that surface Si-O and Si-H bonds were more intense in PS structures prepared with (1:3:1) electrolyte in both micro-machined and nSi structures prepared with this solution. It was understood that devices prepared with Ag paste metal contact (Ag Paste/PS/nSi/In, Ag Paste/PS/mm-nSi/In) taken in room environment and prepared with Ag metal coated under vacuum (Ag/PS/nSi/In, Ag/PS/mm-nSi/In) exhibited Schottky diode characteristics and determined the diode structure existence by changing the parameters with micro-machined. It was suggested to use the controlled increased surface area effects with laser-opened channels in hydrogen storage and Schottky diode-based gas sensor applications.

Benzer Tezler

  1. Implementation of strong light-matter interaction for fabrication and light management of thin crystal silicon solar cells

    İnce kristal silisyum güneş hücrelerinde üretim ve ışık yönetimi için yoğun ışık-madde etkileşimi uygulaması

    MONA ZOLFAGHARI BORRA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPAN BEK

  2. A fully-differential bulk-micromachined MEMS accelerometer with interdigitated fingers

    İçiçe geçmiş parmaklar ile tam-diferensiyel gövde-mikroişlenmiş MEMS ivmeölçer

    OSMAN AYDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. TAYFUN AKIN

  3. İşlenmiş süstaşı mavi topazın spektroskopik (konfokal mikro-raman ve FT-IR) ve mikroskopik (immersiyon ve gemolojik mikroskoplar) incelemeleri

    Spectroscopic (confocal micro-raman and FT-IR) and microscopic (immersions and gemmological microscopes) investigations of the gemstone polished blue topaz

    HIZIR BAKİ BUZLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Jeoloji MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Doğal Yapı Taşları ve Süs Taşları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT HATİPOĞLU

  4. BIOINTERFACIAL CELL/PROTEIN–POLYMER INTERACTIONS INVESTIGATED BY QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE WITH DISSIPATION

    Hücre/protein–polimer biyoarayüzündeki etkileşimlerin disipasyon izlemeli kuvars kristal mikroterazi ile incelenmesi

    AYŞE BUSE ÖZDABAK SERT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULHALİM KILIÇ

  5. Effect of severe plastic deformation on mechanical properties of welded ST37-2 steel

    Şiddetli plastik deformasyonun kaynaklı ST37-2 çeligin mekanik özellikleri üzerine etkisi

    ABUBAKER H.ALMABRUK SAHHAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA GÜNAY