Yansıtıcı ve yansıma önleyici optik ince film malzemelerin üretimi analiz ve test süreçleri

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında ince film optik kaplamalar üzerine araştırma ve geliştirme faaliyetleri gerçekleştirildi. Yansıtıcı ve yansıtıcı olmayan optik ince filmler fiziksel buhar biriktirme yöntemlerinden püskürtme ve eş odaklı püskürtme sistemleri kullanılarak üretildi. Yansıma önleyici kaplamalar için ince film malzeme olarak silikon nitrat (Si3N4), yansıtıcı kaplamalar için ise altın/krom (Au/Cr) kullanıldı. Farklı altlıklar üzerinde oluşturulan bu ince filmlerin doğasına ve işlevselliğine ışık tutabilmek için, X-ışını kırınım yöntemi ile yapısal analizler; foto lüminesans, kızılötesi ve mor ötesi-görünür bölge spektroskopileri ile optik analizler; atomik kuvvet mikroskobu ile morfolojik analizler yapıldı. Üretilen Au/Cr ince filmleri, alternatif kullanıma uygunluğunun değerlendirilebilmesi için termal dayanım testine tabii tutuldu. Farklı üretim süreçleri, üretim sonrası ısıl işlemler ve bu süreçlerin malzeme üzerindeki etkileri, analiz ve test sonuçları üzerinden detaylı olarak tartışıldı. Geliştirilen Si3N4 filminin fotovoltaik hücreler için yansıma önleyici katman olarak kullanılabileceği; Au/Cr filmlerinin ise uzay araçlarındaki sensörleri uzay çevresel şartlarından koruyucu optik kaplama ve ısıl kalkan olarak kullanımının uygun olduğu değerlendirildi.

This thesis deals with a development study into thin film optical coatings. Reflective and antireflective optical thin films were produced using sputtering and co-sputtering, which are two methods of physical vapor deposition. Silicon nitride (Si3N4) was used as thin film material for the antireflective coating; gold (Au) was used as thin film material for the reflective coating. To shed light on the nature and functionality of thin films coated onto a different substrate, the structure analysis of the films was performed by X-ray diffraction method, the optical analysis of the films was performed by photoluminescence, infrared and ultraviolet-visible range spectroscopy, the morphological analysis of the films was performed by atomic force microscope. Au/Cr thin films were tested for thermal resistance to find out the conformity of alternative applications. The analyses, test results, different production processes, thermal treatment before the production, and the effect of this process on materials were extensively discussed. It is evaluated that the developed Si3N4 film can be used as anti-reflection layer for photovoltaic cells and Au / Cr films are suitable for use as a protective optical coating in the spacecraft sensors for space environmental conditions. In addition, their use as thermal shield is evaluated.