Sıçratma tekniği ile büyütülen zirkonyum dioksit ince filmlerin mikro yapılarının incelenmesi

Abstract

Bu tezde, farklı kalınlıklara (400 nm, 500 nm, 600 nm) sahip ZrO2 ince filmler, Reaktif RF Magnetron Sıçratma tekniği kullanılarak, n tipi yarıiletken (100) yönelimli Silisyum alt yapı üzerine 200 oC'lik altyapı sıcaklığında, 125 W'lık güç değeri ile büyütüldü. Büyütülen ince filmlerin mikro yapı analizleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile yapıldı. Numunelerin yapısını oluşturan büyük boyutlu yapıların ve topakların daha küçük tanelerin istiflenmesi ile meydana geldiği, film kalınlığının artmasıyla tane boyutlarının değiştiği görüldü. Numunelerin kimyasal kompozisyonunu belirlemek amacıyla Enerji-Ayırımlı X-Işını Analizi (EDX) dedektörü kullanılarak alınan sonuçlara bakıldığında filmin başarılı bir şekilde büyütüldüğü görüldü. ZrO2 ince film numunelerinin kristal yapı analizi, X-Işını Kırınım (XRD) tekniği kullanılarak incelendi. ZrO2-1 ve ZrO2-2 numunesinin kristal yapısının monoklinik, ZrO2-3 numunesinin ise baskın monoklinik faz ile beraber tetragonal faz gösterdiği belirlendi. Ayrıca numunelerin elektriksel özelliklerinin incelenmesi amacıyla alınan I-V ölçümlerine göre her üç numunenin idealite faktörü (n) ve engel yüksekliği (?b) değerleri hesaplandı ve her üç numunenin de doğrultucu kontak (Schottky diyot) özelliği gösterdiği görüldü. Anahtar Kelimeler: ZrO2 ince filmler, Reaktif RF Sıçratma, Mikro yapı, Elektron mikroskopisi

The Investigation of Microstructures of Zirconium Dioxide Thin Films Grown by Sputtering TechniqueIn this thesis, ZrO2 thin films with different thicknesses (400 nm, 500 nm, 600 nm) were grown by Reactive RF magnetron sputtering technique, on n-type Silicon (100) substrate at 200 oC applying 125 W power rating. The micro structural analyses of thin films were done by Scanning Electron Microscope and it was observed that the films were grown successfully in the form of big grains formed by the accumulation of small particles. It was seen that the size of grains changed with the increase of film thickness. Energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy was used to determine the chemical compositions of samples. The crystal structures of ZrO2 samples were analyzed by X-ray diffraction (XRD) technique. It was identified that the crystal structures of ZrO2-1 and ZrO2-2 samples were monoclinic but the crystal structure of ZrO2-3 sample presented both monoclinic phase and tetragonal phase. In addition, according to I-V measurements, which were done to investigate the electrical properties of samples, ideality factor (n) and barrier height (?b) of each samples were calculated and it was observed that the samples demonstrated (schottky diode) properties.Key Words: ZrO2 thin films, Reactive RF Sputtering, Microstructure, Electron microscopy