Kızılötesi uygulamalar için GaAs alttaş üzerine yansıma önleyici ince film geliştirilmesi
Development of anti-reflective thin film on GaAs substrate for infrared applications
- Tez No: 919035
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN ÖZÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Physics and Physics Engineering, Engineering Sciences, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
GaAs tabanlı kızılötesi görünteleme sistemlerinde, dedektör yüzeyine ulaşan kızılötesi ışınımın saçılması ve yansıması, dedektörlerin algılama verimi ve hassasiyetini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu sebeple, bu tez çalışmasında, 2,5–5,0 μm bandında maksimum optik geçirgenliği %55 olan GaAs-hava arayüzünün, yansıma önleyici kaplama yardımıyla geçirgenliğinin yaklaşık %95 ve üzerine çıkarılması hedeflendi. Literatürdeki çalışmalar incelendiğinde Essential Macleod yazılımında tasarımı gerçekleştirilen yansıma önleyici kaplama yapılarının (ARC) üretilip kapsamlı bir şekilde geliştirilmesiyle ilgili çalışmaların eksik olduğu görüldü. GaAs alttaş yapısı göz önünde bulundurularak ön ve arka yüzeyine çok katmanlı özgün kaplama tasarımı Essential Macleod kullanılarak Si3N4/SiO2/Si3N4 ve TiO2/SiO2/TiO2/SiO2 katman tasarımları sırasıyla 125-250-200 nanometre ve 150-100-150-100 nanometre kalınlıklarında modellendi ve en yüksek optik geçirgenlik değerlerine ulaşıldığı görüldü. Bu en yüksek optik geçirgenliğin görüldüğü yansıma önleyici kaplama tasarımları, sıçratma (sputtering) tekniği ile GaAs alttaş örnekler üzerine kaplandı. Üretilen ince filmlerden sadece ön yüzeyi Si3N4/SiO2/Si3N4 kaplanan CTS1860, hem ön hem arka yüzeyi kaplanan numune ise CTS1861 olarak isimlendirildi. Sadece ön yüzeyi TiO2/SiO2/TiO2/SiO2 kaplanan CTS1862, hem ön hem arka yüzeyi kaplanan numune ise CTS1863 olarak isimlendirildi. XRD (X-ışınları kırınımı) ile yapısal özellikleri, AFM (Atomik Kuvvet Mikroskopisi) ile yüzey özellikleri, FTIR (Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ) ile optik geçirgenliği ölçüldü. Bu ölçümler sonucunda üretilen numunelerin kristal yapıda oluştuğu gözlemlenmiş, optik geçirgenliğinin ise Essential Macleod yazılımında tasarımı yapılan yansıma önleyici kaplama sonuçlarına paralel olarak kaplamasız optik geçirgenliği %55 olan GaAs alttaşın optik geçirgenliği %70 bandına çıkarıldı. Hem ön hem arka yüzeyi kaplanan numunelerde ise yine Essential Macleod tasarım sonuçlarına paralel olarak %93 bandında çıkarılmıştır. Yüzey pürüzlülüğü CTS1860 ve CTS1862 kodlu numunelerde sırasıyla 1,07 ve 1,33 nm ortalama karekök değerleri (RMS) olarak ölçüldü. Son olarak numunelere difüzyon fırınında 300°C, 400°C ve 500°C sıcaklıklarda 50 dakika tavlama yapıldı ve ince filmlerin özelliklerine tekrar bakılarak termal tavlamanın etkileri gözlemlenmeye çalışıldı.
Özet (Çeviri)
In GaAs-based infrared imaging systems, the scattering and reflection of infrared radiation reaching the detector surface negatively affect the detection efficiency and sensitivity of the detectors. This thesis; therefore, aims to increase the transmittance of the GaAs-air interface, which has a maximum optical transmittance of 55% in the 2.5–5.0 μm band, to 90% or higher with the help of an anti-reflective coating (ARC). A review of the literature indicates a lack of studies on the production and comprehensive development of anti-reflective coating structures (ARC) designed using the Essential Macleod software. Considering the GaAs substrate structure, a multi-layer, unique coating design was modeled for the front and back surfaces using Essential Macleod, with Si3N4/SiO2/Si3N4 and TiO2/SiO2/TiO2/SiO2 layer designs having thicknesses of 125-250-200 nanometers and 150-100-150-100 nanometers, respectively, achieving the highest optical transmittance values. The anti-reflective coating designs that achieved this maximum theoretical optical transmittance were deposited onto GaAs substrate samples using the sputtering technique. Among the produced thin films, the sample with only the front surface coated with Si3N4/SiO2/Si3N4 was designated as CTS1860, while the sample coated on both the front and back surfaces was designated as CTS1861. The sample with only the front surface coated with TiO2/SiO2/TiO2/SiO2 was named CTS1862, and the sample coated on both surfaces was named CTS1863. The structural properties were measured using XRD (X-ray diffraction), surface properties were analyzed using AFM (Atomic Force Microscopy), and optical transmittance was measured using FTIR (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy). The results of these measurements indicated that the produced samples had a crystalline structure, and the optical transmittance of the GaAs substrate, which had an initial optical transmittance of 55% without coating, was increased to around 70% for samples with one face coated. For samples coated on both the front and back surfaces, the optical transmittance was increased to about 93%, aligning with the design results obtained from Essential Macleod. The surface roughness values measured for the samples CTS1860 and CTS1862 were 1.07 nm and 1.33 nm root mean square (RMS) values, respectively. Finally, the samples were subjected to annealing at 300°C, 400°C, and 500°C for 50 minutes in a diffusion furnace, and the effects of thermal annealing on the properties of the thin films were investigated.
Benzer Tezler
- Kızılötesi dedektör uygulamaları için ınassb ve gaınassb bileşiklerinin gaas alttaş üzerine mbe tekniği ile büyütülmesi
Growth of inassb and gainassb compounds on gaas substrate by mbe technique for infrared detector applicatons
MEHMET ERKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR SERİNCAN
- InAs/GaSb tip-II süperörgü kızılötesi fotodedektör yapıların MBE tekniği ile GaSb ve GaAs alttaşlar üzerine büyütülmesi
Growth of InAs/GaSb Type-II superlattice infrared photodetector structures on GaSb and GaAs substrates by MBE technique
BÜLENT ARIKAN
Doktora
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR SERİNCAN
- Ensemble Monte Carlo simulation of quantum well infrared photodetectors, and InP based long wavelength quantum well infrared photodetectors for thermal imaging
Kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörlerin toplu Monte Carlo simülasyonu, ve termal görüntüleme için InP tabanlı uzun dalga boyu kuantum kuyulu kızılötesi fotodedektörler
ORAY ORKUN CELLEK
Doktora
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- N-GaAs ve n-Si yarıiletkenler üzerinde yüzey polimerizasyon yöntemiyle elde edilmiş olan P[(EGDMA-VPCA)-SWCNT] filmlerinin oluşturduğu fotodiyot yapıların elektrik ve optik özellikleri
Electrical and optical properties of photodiode structures formed by surface polymerization of P[(EGDMA-VPCA)-SWCNT] films on n-GaAs and n-Si semiconductors
BURCU KİREZLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHİTDİN AHMETOĞLU
- Characterization of lattice mismatch induced dislocations on epitaxial CdTe films
Epitaksiyel CdTe filmlerin örgü uyumsuzluğundan kaynaklanan dislokasyonların karakterizasyonu
ELİF BİLGİLİSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF SELAMET