İnce Filmlerin Optik

Özellikleri

Okan Ağırseven

090000340

Kalınlıkları bir mikrondan daha

ince olan filmlere ince film adı

verilir.

İnce film nedir?

İnce filmler,

Mikroelektronik,

Devre elemanı yapımı,

Güneş pilleri,

Koruyucu kaplamalar,

Yani genel olarak ışığın kontrol edilmesi

gereken, optoelektronikle ilgili hemen her

alanda kullanılırlar.

İnce filmlerin yapımında kullanılan

yöntemler temelde ikiye ayrılırlar.

1) Fiziksel yöntemler:

- Tozutma

- Püskürtme

- MBE (Molecular

Beam Epitaxy)

2) Kimyasal yöntemler:

- Sol-Jel Yöntemi

- Kimyasal Buhar

Depozisyonu

Sol-jel Yöntemi:

Sol, katıların sıvı içerisinde dibe çökmeden dağınık halde

bulundukları sisteme verilen isimdir.

Jel, katı moleküllerin sol gibi koloid bir yapının içinde

genişleyip büyük boyutlara ulaşmış haline verilen isimdir.

Sol-jel yönteminde sıvı fazdaki kaplama

malzemesi cam gibi taşıyıcı bir yüzey üzerine

kaplanır. Kaplanan film düşük sıcaklıkta ısıtılarak

kurutulur ve daha sonra sıcaklık arttırılarak filmin

yoğunluğunun artması sağlanır.

Sol-jel yönteminin avantajları:

Yüksek derecede homojenlik ve kalınlık kontrolü sağlar.

Filmin mikro yapısı üzerinde kolayca değişiklik yapılmasını

sağlar.

Yöntem taşıyıcı geometrisiyle sınırlı değildir.

Kaplamada kullanılan maddelerin bulunması kolaydır. Bu da

maliyeti düşük tutmaktadır.

Sol-jel yöntemi uygulanırken fazla yüksek sıcaklıklara

gereksinim duyulmaz.

Uygulamada kullanılan kimyasal maddeler zararsızsalar, insan

sağlığı ve çevre kirliliği açısından tehlike oluşturmaz.

Sol-jel yönteminin dezavantajları:

Uygulamada kullanılan kimyasal maddeler zor

bulunanlardan seçilirse maliyet önemli bir şekilde

yükselebilir.

Sol-Jel yöntemi ile kaplama yapılırken malzemeden

fazla kayıp verilir.

Kullanılan kimyasallar kurşun gibi zehirleyici ve

zararlı maddelerden seçilirse insan sağlığına ve

çevreye zarar verebilir.

Filmlerde karbon çökeltisi kalır.

İnce Filmlerin Optik Özellikleri

Saydam izotropik yüzeyler için Maxwell denklemleri,

İletken olmayan bir yüzey için Maxwell denklemleri,

Yüksüz bir yüzey için Maxwell denklemleri,

Yansıma ve geçirme sırasında elektrik ve

manyetik vektörlerin durumu

Yansıtma ve geçirmenin olduğu iki

saydam yüzey için vektör denklemleri

Birinci yüzey için, İkinci yüzey için,

Sınır koşulları ile denklemlerin

durum vektörleri cinsinden yazılması

Tek Film İçin Yansıma ve

Geçirme Bağıntılarını Hesaplama

Teknikleri

Toplama Metodu

Filmin içinden geçen ışının faz değişimi,

Yansıyan ışın için toplama formülü,

Enerjinin korunumundan,

Yansıma için toplama denkleminin son hali,

Aynı şekilde geçirme için toplama formülü,

Birim genlikteki ışınları ele alırsak,

Tek film için yansıma ve geçirme bağıntılarının temel halleri,

Fresnel bağıntılarının kırma indisleri cinsinden yazılması,

Bu bağıntılar kullanılarak elde edilen son denklemler,

Matris Metodu

Matris metodu sonucu elde edilen denklemler ve kullanılan özdeşlikler,

Deneysel Çalışma

Taşıyıcı Hazırlanması

Taşıyıcı kesilir (Corning cam)

Taşıyıcı temizlenir

Özel sıvı deterjan

Aseton, metanol ve etanol

Solün Hazırlanışı ve Uygulanışı

60ml etil alkole birkaç damla nitrik asit

(katalizör) damlatıldı.

2ml vanadyum oksitrisopropoksit eklendi.

1 saat boyunca manyetik karıştırıcı yardımıyla

karıştırıldı.

Elde edilen sol ile filmler kaplandı.

Böylece vanadyum oksit filmler elde edildi.

2VO

Ölçümler ve Sonuç

NKD cihazı ile ölçüm

UV/VIS spektroskopisi ölçümü

Program sonucu ile karşılaştırma

NKD Analizörü Ölçümü

UV/VIS Spektroskopisi Ölçümü

Program Sonuçları ile Karşılaştırma

NKD & Program UV/Vis & Program

Sonuç ve Yorum

Programda soğurma ihmal edildi.

Bu yüzden yansıtma değerleri kritik soğurmanın bulunduğu bölgede aldığımız ölçümlerin üzerinde çıktı.

Soğurmanın daha az olduğu görünür bölge ve kızıl ötesinde ise program sonuçları daha tutarlı çıktı.

Bu program aracılığıyla filmlerin kırma indisi ve kalınlığı hakkında yaklaşık olarak fikir alınabilmektedir.

Laboratuvarda amaca uygun hazırlanacak saydam filmlerin kalınlığı ve kırma indisi ilk yaklaşıklıkla bu program vasıtası ile hızlı bir şekilde belirlenebilmektedir.

SON