Ge alttaş üzerine yansıma önleyici kaplama üretimi ve LWIR bant üzerindeki etkisi
Design of anti-reflection coating on Ge substrate and efficiency on long wave infrared band (LWIR)
- Tez No: 964930
- Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ KINACI
- 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: 88
Özet
Bu çalışma, yansıma önleyici kaplamaların (ARC) kızılötesi (IR) görüntüleme sistemlerinin, özellikle uzun dalga kızılötesi (LWIR) bandında (7-14 μm) performans artırıcı etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Kızılötesi görüntüleme teknolojisi, herhangi bir harici aydınlatmaya ihtiyaç duymadan nesnelerin yaydığı kızılötesi ışımanın (siyah cisim ışıması) dedektörlerle yakalanması prensibine dayanmaktadır. Bu özelliği ile özellikle savunma sanayiinde gece görüş, keşif ve gözetleme faaliyetlerinde kritik bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, günümüzde bu teknoloji, otomotiv, tıp, tarım ve üretim gibi sivil alanlarda da yaygın bir kullanım alanı bulmaktadır. LWIR sistemlerinde atmosferik koşullardan en az düzeyde etkilenmek ve performansını maksimize etmek adına, belirli optik malzemeler ve yansıma önleyici kaplama (ARC) teknolojileri kullanılmaktadır. Bu bağlamda, LWIR bandında çalışan termal görüntüleme sistemlerine yönelik olarak germanyum (Ge) alttaş üzerine baryum florür (BaF₂) ve çinko tellür (ZnTe) kaplama materyalleri kullanılarak lensin optik geçirgenliğinin artırılması, alüminyum oksit (Al₂O₃) kullanılarak çevresel faktörlere karşı dayanıklı olması hedeflenmiştir. Seçilen malzemeler, düşük dağılma katsayısı ve termal dayanıklılık gibi özellikleriyle ön plana çıkmaktadır. Mevcut durumda LWIR bandında germanyum lenslerin yaklaşık %46 oranındaki geçirgenlik değerinin, her iki yüzeyin yansıma önleyici kaplama (ARC) ile kaplanması suretiyle ortalama %90'ın üzerine çıkarılmasını amaçlanmaktadır. Kaplama tasarımında MATLAB yazılımı kullanılarak kaplama kalınlıkları ve katman sayıları optimize edilmiştir. Kaplamalar, Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) yöntemi olan magnetron sputtering tekniği ile uygulanmıştır; bu süreç, enerjik iyonların hedef materyale çarparak nötr atomların alt tabakaya transfer edilmesi esasına dayanmaktadır. Üretilen numunelerin LWIR bandındaki optik performansları, FTIR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi) ile ışık geçirgenliği ölçümleri aracılığıyla değerlendirilmiştir. Ayrıca, kaplamaların yüzey kalitesinin analiz edilmesi için profilometre analizi yapılmıştır. Bu çalışma, LWIR bandında kullanılan termal görüntüleme sistemlerinin verimliliğini artırmaya yönelik yansıma önleyici kaplama tasarımı alanında önemli bir katkı sunmayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the performance-enhancing effects of anti-reflection coatings (ARCs) on infrared (IR) imaging systems, with a particular focus on the long-wave infrared (LWIR) band (7 – 14 µm). Infrared imaging technology operates by capturing the infrared radiation naturally emitted by objects (black-body radiation) without requiring external illumination, a capability that makes it indispensable for night-vision, reconnaissance, and surveillance applications in the defense sector. Today, however, the same technology is also widely adopted in civilian domains such as automotive safety, medicine, agriculture, and industrial production. To minimize atmospheric attenuation and maximize optical performance in LWIR systems, specific optical substrates and ARC technologies are employed. In this context, the present work targets a substantial increase in the optical transmittance of germanium (Ge) lenses whose intrinsic LWIR transmittance is roughly 46 % by coating both surfaces with optimized ARC stacks. Barium fluoride (BaF₂) and zinc telluride (ZnTe) are selected as low-dispersion, thermally robust coating materials to raise the average transmittance above 90 %, while an alumina (Al₂O₃) over-coat is incorporated to enhance environmental durability. Coating design parameters, including individual layer thicknesses and the total number of layers, were optimized in MATLAB. The films were deposited by magnetron sputtering, a physical vapor deposition (PVD) technique in which energetic ions bombard a target, dislodging neutral atoms that subsequently condense on the substrate. The LWIR optical performance of the fabricated samples was assessed via Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, and surface quality was evaluated using profilometry. Overall, this work provides a significant contribution to the design of anti-reflection coatings aimed at improving the efficiency of LWIR thermal imaging systems.
Benzer Tezler
- Orta kızılötesi elektro optik uygulamalar için geniş bant anti yansıtıcı kaplamaların tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of broad band anti reflective coatings for mid wave infrared electro optical applications
ADEM YENİSOY
Doktora
Türkçe
2019
Astronomi ve Uzay BilimleriAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN TÜZEMEN
- Görüntü kalitesinin arttırılmasında optik yüzeylerin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of optical surfaces in improving image quality
LEVENT AÇIKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiOptik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH UNGAN
- Late quaternary stratigraphy and morphotectonics of Gemlik Gulf, sea of Marmara
Gemlik Körfezi'nin (Marmara denizi) geç kuvaterner stratigrafisi ve morfotektoniği
HİKMAT BABAYEV
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEMET NAMIK ÇAĞATAY
- Gemlik körfezi'nde geç pleistosen-holosen dönemi deniz seviyesi ve paleo-iklim değişimleri
Late pleistocene to holocene paleoceanographic and paleo-climatic changes in gulf of gemlik, sea of Marmara, Turkey
BETÜL FİLİKCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KÜRŞAD KADİR ERİŞ
- Ge alttaş üzerine büyütülen GaAs yapılarının Hall ölçüm sistemi ile elektriksel karakterizasyonu
Electrical characterization of GaAs structures grown on Ge substrates by Hall measurement system
BARIŞ BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEZAİ ELAGÖZ