Gözenekli silisyumun mikro yapısı ve optik özellikleri

Abstract

GÖZENEKLİ SİLİSYUMUN MİKRO YAPISI ve OPTİK ÖZELLİKLERİ Anahtar Kelimeler: Gözenekli Silisyum, Fotolüminesans (PL), Fotolüminesans spektroskopisi, Fourier Dönüşümlü Infrared Spektroskopisi (FTTR), Görüntü Spektroskopisi (IS) Özet: Gözenekli Silisyumdan (g-Si) oda sıcaklığında, görünür bölgede etkili lüminesans elde edilmesi, gelecekteki optoelektronik teknolojisinde olası uygulamaları ve mevcut silisyum mikro elektronik teknolojisine kolay tümleştirme düşüncesinden dolayı g-Si çalışmaları önem taşımaktadır. Bu çalışmada, g-Si'nin üretim ve saklama koşullarına bağlı fotolüminesans özelliklerindeki ve yüzey kimyasmdaki yapısal değişimler ele alınmıştır. Görüntü Spektroskopisi çalışmalarında ise makro ve mikro ölçekte g-Si fotolüminesansının yüzeysel dağılımı incelenmiştir. Gözenekli Silisyum fotolüminesansının hazırlanma (deney parametreleri) ve saklama koşullarına aşın duyarlı olduğu ve g-Si yüzendeki PL'in makro ve mikro ölçekte homojen olmadığı görülmüştür. Gözenekli Silisyum için üretim teknolojisi ve PL ölçüm düzeneği geliştirilmiştir. Üretim için, anodizasyon çözeltisinin hacimsel oram (1:4) sabit tutularak akım yoğunluğu, anodizasyon zamanı, üretim aydınlatması deney parametreleri kullanılmıştır. Ayrıca üretim sonrası foto-yaşlanmanın ve karanlık yaşlanmasının PL özelliğine ve yüzey kimyasına etkileri incelenmiştir. Kullanılan üç farklı spektroskopik yöntem neticesinde, g-Si lüminesansı için kullanılan kuvantum tutulma etkisi (QC) modeli ile tam açıklanamayan, bunun yerine yüzey kimyası ile desteklenmiş QC modeline uygunluk gösteren deneysel sonuçlar bulunmuştur.

MICRO STRUCTURE AND OPTICAL PROPERTIES OF POROUS SILICON Key words: Porous silicon (p-Si), Photoluminescence (PL), Photoluminescence Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Imaging Spectroscopy (IS) Abstract: To obtain luminescence in the visible region from porous silicon (g-Si) has important implications in possible future optoelectronic applications and to improve present silicon microelectronic technology. In this study, the changes in the photoluminescence and surface chemical properties of g-Si as a function of production and storage conditions were examined. In image spectroscopy studies, the spatial distribution of photoluminescence of g-Si was considered in both micro and macro scales. It was found that porous silicon photoluminescence is extremely sensitive to experimental preparation parameters and storage conditions. It was also discovered that the photoluminescence is not homogeneous on the surface of g-Si in both micro and macro scales. A technique for production of both porous silicon and PL measurement was developed. The volume rate of anodisation solution has been kept constant at (1:4) during the production phase and current intensity, anodisation time and production illumination were used as experimental parameters. Furthermore, effects of photo and darkness ageing to PL properties and surface chemistry were studied. As a result of using three different spectroscopic techniques, the experimental results obtained cannot be fully explained by quantum confinement effect (QC) model but in good agreement with the QC model supported with surface chemistry. m