Darbeli lazer biriktirme (PLD) yöntemi ile silisyum alttaş üzerine bakır oksit ince filmlerin büyütülmesi

Abstract

Tez kapsamında darbeli lazer biriktirme (PLD) yöntemi kullanılarak atış sayısı,tekrarlama frekansı, hedef-alttaş mesafesi, lazer uyarma enerjisi, ısıtma ve soğutma hızısabit tutulup basınç ve sıcaklık parametreleri değiştirilerek ve p-tipi silisyum alttaşüzerine en iyi kristal yapıya sahip bakır oksit büyütme yapılması hedeflenmiştir.Sıcaklık 300 - 500 ℃ arasında 100 ℃'lik adımlarla, büyütme basıncı ise 50 - 200mTorr arasında 50 mTorr'luk adımlarla değiştirilerek kristal büyütme işlemleriyapılmıştır. Ultraviyole, görünür ışık ve yakın kızılötesi (UV-VIS-NIR) soğurma,Sıyırma Açısında X-Işını Kırınımı (GIXRD), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) veTaramalı Elektron Mikroskobu (SEM) teknikleri kullanılarak ince filmlerin yapısı tayinedilmeye çalışılmıştır. PLD ile büyütülen bakır oksit ince filmlerden kristal yapı olaraken iyi sonuç, düşük basınç ve düşük sıcaklık (300 ℃ ve 100 mTorr) değerlerinde eldeedilmiştir. 300 ℃ ve 100 mTorr basınçta büyütülen bakır oksit ince filmin AFM analizisonucu aritmetik ortalama pürüzlülüğü 2,19 nm olarak tespit edilmiş ve film kalınlığı400 - 460 nm olarak tayin edilmiştir. Büyütülen bakır oksit ince filmlerde en küçüktanecik boyutu 20 nm, en büyük tanecik boyutu 140 nm olmuştur. Büyütülen bakır oksitince filmlerde tanecik boyutunun sıcaklık ve basınç artışı ile arttığı gözlemlenmiştir.

In this thesis, pulse number, repetition frequency, target-substrate distance, laserexcitation energy, heating and cooling speed were kept constant, pressure andtemperature parameters were changed by using pulsed laser deposition (PLD) methodand the best crystalline copper oxide growth on p-type silicon substrate was aimed.Crystalline growth was performed by changing the temperature between 300 - 500 ℃100 ℃ steps and pressure between 50 - 200 mTorr in 50 mTorr steps. Ultraviolet,visible light and near infrared (UV-VIS-NIR) absorption, Grazing Incidence X-rayDiffraction - GIXRD, Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning ElectronMicroscopy (SEM) techniques were used to determine the structure of thin films. Thebest result as a crystal structure of copper oxide thin film grown with PLD wereobtained at low pressure and low temperature (300 ℃ and 100 mTorr). As a result ofAFM analysis of copper oxide thin film grown at 300 ℃ and 100 mTorr pressure, thearithmetic mean roughness was determined as 2.19 nm and film thickness wasdetermined as 400 - 460 nm. The smallest particle size in the expanded copper oxidethin films was 20 nm and the largest particle size was 140 nm. It was observed that theparticle size increased with increasing temperature and pressure in copper oxide thinfilms.