İnce film büyütülmesi için halojen alttaş ısıtıcısı geliştirilmesi
Development of halogen substrate heater for the growth of thin films
Yazar: EMİR ARIK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TEPE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, in-situ ince film üretim sistemlerinde kullanılabilecek ve reaktif gaz ortamında çalışabilecek yüksek performanslı bir alttaş ısıtıcısı geliştirilmiştir. YBCO ince film üretiminin, genel olarak ince film üretimi için kullanılan parametrelere kıyasla daha agresif koşullar gerektirmesi nedeniyle, YBCO ince filmler bu ısıtıcının hedef malzemesi olarak seçilmiştir. Bu kapsamda, öncelikli olarak ticari alttaş ısıtıcıları incelenmiş, bu ısıtıcılarının süperiletken YBCO ince filmler gibi zorlu üretim parametreleri gerektiren in-situ ince film büyütülmesi süreçlerindeki problemleri belirlenmiş ve bu problemlere çözümler sunulmuştur. Üretilebilirlik ve üretim maliyetleri de göz önünde bulundurularak, halojen ışık kaynaklı, kompakt, uzun ömürlü ve yüksek performanslı bir alttaş ısıtıcısı tasarlanmış ve üretilmiştir. Üretilen alttaş ısıtıcısı hava atmosferinde, ultra-yüksek vakumda, Argon ve Oksijen gazları akışında, Oksijen atmosferinde ve YBCO ince film büyütülmesi sürecinde test edilmiştir. Test sonuçlarından elde edilen veriler ışığında, bu tez çalışması kapsamında geliştirilen alttaş ısıtıcısının ultra-yüksek vakum ve oksijen uyumlu, herhangi bir parçacık salınımı yapmayan, uzun ömürlü, kontrollü ısıtılıp soğutulabilen ve istenilen sıcaklıklarda istikrarlı olarak çalışmaya elverişli bir sistem olduğu gösterilmiştir. Sonuç olarak; bu tez çalışmasında geliştirilen halojen alttaş ısıtıcısının, süperiletken YBCO ince filmler dahil yüksek sıcaklık ve yüksek performans gerektiren tüm oksit kristal ince film üretim süreçlerinde güvenle kullanılabilir, profesyonel bir sistem elemanı olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
In this thesis, a compact and high performance halogen substrate heater has been developed. This heater is compatible to use in thin film deposition systems particularly highly reactive gas environment for in-situ thin film processing. Since the YBCO thin film deposition needs agressive process conditions compered to the crystalline thin film deposition in general, it has been choosen as the main thin film process for this heater. In this maner, the commercial substrate heaters have been inspected and the main drowbacks of them in such extreme parameters for in-situ thin film growth like superconductive YBCO thin films have examined, and possible solutions in order to achieve a high performance heater that can handle the needs for thoose processes have been determined. By keeping the feasibility and production costs in mind, a compact and durable heater has been developed with high heating performance by using a halogen lighting source. This substrate heater has been tested in air, in ultra-high vacuum as well as Argon and Oxigen gas flow and Oxigen atmosphere in order to satisfy the growth process of the YBCO thin film. In the light of this data, it has been shown that the heater developed in this thesis is competible for ultra-high vacuum thin film systems which does not produce any outgasing. It is also compact which does not need cooling during the process. The temperature controlling is very precise and the heating performance is very high that it can reach the highest tempetature (i.e. 1000oC) in seconds.