PECVD tekniği ile büyütülmüş ince filmlerde oluşan Si, Ge ve SiGe nanokristallerin geçirgen elektron mıkroskobu (TEM), Raman, fotoışıma ve esr spektroskopisi teknikleri ile incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, güncel teknolojik uygulamalarda bir çok araştırmacının dikkatlerini üzerine çekmeyi başaran nano boyutlarda malzeme üretimi amaçlandı. Bu doğrultuda, Plazma Destekli Kimyasal Buharlaştırma Tekniği (PECVD) yardımı ile ince filmler büyütüldü. Büyütülen bu filmler daha sonra nanokristallerin oluşabilmesi için farklı sürelerde ısıl tavlanma işlemine tabi tutuldu. SiO2 film içerisinde tavlama sonucu oluşan Si, Ge ve SiGe alaşımlı nanokristallerinin boyut ve boyut dağılımına ilişkin yapısal özellikleri TEM ve Raman spektroskopi teknikleri yardımıyla incelendi. Ge nanokristal içeren silisyum oksit (SiO2) ince filmler GeH4, SiH4 ve N2O gazlarının farklı akış oranları kullanılarak plazma ortamında büyütüldü. Raman spektroskopisi yardımı ile farklı gaz akış oranlarında büyütülmüş filmlerde ve farklı sürelerdeki tavlamalarda Ge nanokristallerin oluşturulabileceği görüldü. Oluşturulan bu nanokristallerin boyutlarının gaz akış oranı ile tavlama süresine bağlı olduğu çalışmada gösterildi. Ayrıca SiO2 film içerisinde tavlama sonucu oluşan nanokristallerinin optiksel özelliklerine ilişkin olarak fotoışıma ölçümleri alındı. Aynı zamanda bu numunelerdeki yapı kusurlarının varlığını tespit etmek amacıyla g-ışınları yardımıyla numunelerin Elektron Spin Rezonans (ESR) ölçümleri yardımıyla nanokristaller içindeki kırık bantlar ve kusurlar ile g-değerlerinin ölçülmesi sonucu kusur merkezlerinin yoğunluğu belirlendi. Elde edilen tüm bu sonuçlar literatürle karşılaştırıldı ve uyum içerisinde olduğu görüldü.

In this study, we have proposed to produce nano size metarials which are promised for technological aplications by many scienties. In this aim, thin films have been grown using by Plasma Enchanced Chemical Vapor Deposition (PECVD). After that, grown these films have been annealed to form nanocrystals inside the matrix for different temperature ranges. Due to annealing processes Si, Ge, SiGe nanocrystals in SiO2 martix size and size distiributions have been investigated using by Transmission Electron Microscopy (TEM) and Raman Spectroscopy. SiO2 thin films with Ge nanocriystals have been grown GeH4, SiH4 and N2O gases different flow rates using plasma chamber. Ge nanocrystals formations have been observed depends on annealing time and various gas flow rates by Raman Spectroscopy. The results show that nanocrystals sizes depends on annealing time, temperature and flow rates, clearly. Morever, optical properties have been searched for these nanocrystals using by Photoluminescence (PL). At the same time, defects, in these samples have been obtained from Electron Spin Resonance (ESR) spectroscopy using g-ray broken bands and defects with g-parameters measuruments inside the nanocrystals defect centers intersity were determined. The results were presented in these thesis, have been showed good agrement with literature.