Geri Dön

Silisyum karbonitrür ince filmlerin reaktif doğru akım manyetik alanda sıçratma yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu

Characterization of silicon carbonitride thin films deposited by reactive DC magnetron sputtering

PDF İndir

  1. Tez No: 295428
  2. Yazar: OKAN AĞIRSEVEN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM, PROF. DR. ONURALP YÜCEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Aktivasyon enerjisi, Optik özellikler, Sertlik ölçme, Sıçratma işlemi, İnce filmler, Activation energy, Optical properties, Hardness measurement, Sputtering, Thin films
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışmada %99.999 saflıkta silisyum hedef malzeme kullanılarak, CH4 ve N2 reaktif gaz ortamında, mikroskop camı ve yüksek hız çeliği üzerinde, 1350±70 nm kalınlıklarında silisyum karbonitrür ince filmler biriktirilmiştir. Kaplama işlemleri 0.2 Pa çalışma basıncı altında, 500 W hedef gücü, 50 V bias gerilimi, 5-18 cm3/dak argon gaz akışı, 2-10 cm3/dak CH4 ve N2 gaz akışı kullanılarak 60'ar dakika süreyle yapılmıştır. Filmler benzer kalınlıklarda biriktirilmiştir. Bu sayede kalınlığın etkisi göz ardı edilerek kaplama içeriğine bağlı optik sabitler incelemeye alınmıştır.Silisyum karbonitrür ince filmlerin optik geçirme ve yansıtma oranları 280-1000 nm dalga boylarında spektrofotometre ile ölçülmüştür. Spektrofotometre yazılımı kullanılarak, bu değerlerden kırılma indisi ve sönüm katsayıları elde edilmiştir. Buradan hesaplanan soğurma katsayıları ile uygulanan Tauc yöntemi ile üretilen ince filmlerin yasak bant aralığı değerleri gaz akış oranlarına bağlı olarak hesaplanmıştır. Analiz ve hesaplama sonuçları, gaz akış oranları ile elde edilen filmlerin optik sabitleri ve yasak bant aralıkları arasındaki ilişkiyi ortaya koymuştur.X-ışını difraktometresi ile yapılan faz analizleri sonucunda bazı kaplamalarda kristal yapı oluştuğu gözlemlenmiştir. Literatürdeki çalışmalar ile karşılaştırıldığında 50ºC gibi düşük sayılabilecek bir sıcaklıkta üretilen filmlerde kristal yapı oluşumu çalışmanın ilgi çeken özelliklerinden olmuştur.Elde edilen filmlerin 20-100ºC sıcaklıklardaki iletkenlikleri ölçülüp aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Aktivasyon enerjileri, karbon ve azot miktarlarının artmasıyla azalma göstermişlerdir. Bunun yanında azot miktarının artmasıyla gözlenen aktivasyon enerjisi değişimi, karbon miktarı artışıyla oluşan değişime benzer özellikler göstermiştir.Ayrıca filmlerin sertlikleri ölçülmüştür ve filmler içinde mevcut silisyum miktarındaki artış ile film sertliğinin arttığı gözlemlenmiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, SiCN thin films with thicknesses of 1350±70 nm were deposited on microscope glass and high speed steel by sputtering a silicon target of 99.999% purity with CH4 and N2 reactive gases. Deposition were done with 0.2 Pa working pressure, 500 W target power, 50 V bias voltage, 5-18 cm3/min argon gas flow, 2-10 cm3/min CH4 and N2 gas flow for 60 minutes each. Films were deposited with similar thicknesses which allowed the effect of thickness factor on optical constants to be negligible during calculations.The optical transmittance and reflectance values of silicon carbonitride thin films were measured by spectrophotometer on a spectral range of 280-1000 nm. Refractive indices and extinction coefficients were calculated by the spectrophotometer software. By using these values absorption coefficients are evaluated and used in Tauc method to determine the optical band with respect to the gas flow rate. The results of analyses and calculations provided the information about the relationship between the reactive gas flow rates, the optical constants and the band gap values of silicon carbide films.Phase analysis done by x-ray diffractometer showed that there are crystalline structures present on certain specimens. Formation of these crystalline structures on a coating temperature around 50ºC, which is relatively low compared to the previous studies in the literature, is one of the interesting aspects of this study.Conductivities of the deposited thin films were measured on temperatures 20-100ºC. With the collected data activation energies are calculated. Activation energies of SiCN films decreased with the increase of carbon and nitrogen. The change behavior of activation energy values by the increase in the carbon concentration is similiar to the behavior by the increase in the nitrogen concentration.Also the hardness of the films were measured and results showed that the hardness values increase by the increase of silicon concentration.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    335694

    Tungsten karbonitrür (WCN) ince filmlerin reaktif doğru akım manyetik alanda sıçratma yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of tungsten carbonitride (WCN) thin films by reactive DC magnetron sputtering

    ERŞAT ÇAYAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ONURALP YÜCEL

  2. Tez No

    502560

    A study on the optical and mechanical properties of optical thin films

    Optik ince filmlerin mekanik ve optik özellikleri üzerine bir çalışma

    ALP EREN SİNAN ÖZHAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine MühendisliğiAtılım Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BİLGİN KAFTANOĞLU

  3. Tez No

    55167

    Sepiyolitten karbo-termal indirgeme ve nitrürleme yoluyla silisyum nitrür (Si3N4) seramik tozu üretimi parametrelerinin araştırılması

    Investigation of parameters relating to silicon nitride (Si3N4) powder production from sepiolite by carbo-thermal reduction and nitridation

    HALİL ARIK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    Eğitim ve ÖğretimGazi Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. SÜLEYMAN SARITAŞ

  4. Tez No

    126088

    Diyatomit'ten karbo-termal indirgeme ve nitrürleme yoluyla silisyum nitrür (Si3N4) seramik toz üretimi

    Production of silicon nitride (Si3N4) ceramic powder from diatomite by carbo-thermal reduction and nitridation

    TUNCAY KURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Metalurji MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HALİL ARIK

  5. Tez No

    9480

    Silisyum-silisyum dioksit sistemlerinin fiziksel özellikleri

    The Physical properties of silicon-silicon dioxide systems

    ŞENOL ERTEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1990

    Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. H. MÜMTAZ KIZILYALLI

Geri Dön