Fabrication of nanostructured samples for the investigation of near field radiation transfer
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Dalgaboyundan küçük boyutlara sahip nano-yapılarda ışınım ile ısı aktarımı, Planck kara cisim dağılımı ile tahmin edilenden daha fazla olabilmektedir. Bu artış, kızılötesi ışınımın nanometre boyutundaki boşluklardan tünellemesi nedeniyle ortaya çıkmakta, ve düşük sıcaklıktaki ısı kaynaklarından elektrik enerjisi üretimi için nano-termo-fotovoltaik (Nano-TPV) hücrelerin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Yakın alan ışınım etkileri uzun süredir tartışılmakla beraber, bu etkilerin doğrulanmasına yönelik deneysel çalışmalar halen oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, yakın alan ışınım etkilerinin test edilmesi amacıyla, silika kaplı silisyum pul örnekleri, MEMS üretim teknikleri kullanılarak üretilmiştir. 1×1, 2×2 ve 5×5 mm2 alan, ve 25 nm, 50 nm, 100 nm ve 200 nm boşluğa sahip çeşitli örnekler hazırlanmıştır. Silika kaplı pulların birleştirilmesi ile üç boyutlu nanoboşluklu yapılar elde edilmiştir. Üretilen örnekler, Özyeğin Üniversitesi'nde yer alan bir ortak çalışma grubu tarafından, bir deney düzeneğinde test edilmiştir. Nano-boşluk boyutundaki azalmanın net ışınım ısı aktarımında artış sağladığı, örnekleri paralel bir çalışmada kullanan Özyeğin grubu tarafından raporlanmıştır. Bu araştırma çalışmasında ağırlıkla, örnek hazırlamada kullanılan mikro-üretim teknikleri üzerinde durulmuştur. Üretim sırasında karşılaşılan zorluklar da tartışılmıştır. Radiative heat transfer in nanostructures with sub-wavelength dimensions can exceed that predicted by Planck's blackbody distribution. This increased effect is due to the tunneling of infrared radiation between nanogaps, and can allow the eventual development of nano-thermo-photo-voltaic (Nano-TPV) cells for energy generation from low temperature heat sources. Although near field radiation effects have been discussed for many years, experimental verification of these effects is very limited so far. In this study, silica coated silicon wafer sample chips have been manufactured by using MEMS fabrication methods for testing the near field radiation effects. A variety of samples with 1×1, 2×2 and 5×5 mm2 area, and with 25 nm, 50 nm, 100 nm and 200 nm (nano-gap) separations have been prepared. 3D structures with vacuum gaps have been obtained by bonding of the silica coated wafers. The samples have been tested in an experimental setup by a collaborative group at Özyegin University, İstanbul. An increase in the net radiation heat transfer with decreasing nano-gap size has been reported by the Özyeğin group who used these samples in a parallel study. The thesis outlines the micro-fabrication techniques used for the sample preparation. Also, the manufacturing problems we have faced during this research program are discussed.
Collections