PECVD yöntemiyle düşük sıcaklıklarda sentezlenen grafenlerin yapı karakterizasyonu
Structural characterization of graphene synthesized by PECVD method at low temperature
Yazar: SAMİ PEKDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET HANÇER
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde en çok araştırılan konulardan olan ve gelecek teknolojisini içinde barındıran; ilgi çekici ve sıra dışı özellikleriyle dikkat çeken grafen malzemelerin sentezlenmesi çok büyük bir önem arz etmektedir.  Genel olarak yüksek sıcaklıklarda (>900oC) sentezlenen grafenin düşük sıcaklıklarda (< 500oC)  tek tabaka sentezlenmesi, teknolojik gelişmelerin endüstriyel uygulamalara dönüşmesinde büyük rol oynayacağı düşünülmektedir. Özellikle düşük maliyetli sentezleme yöntemlerinin geliştirilmesi büyük ilgi görmektedir. Bu yöntemlerden birisi olan Plazma destekli sistemler düşük sıcaklıklarda grafen sentezlemek kullanılan en etkin yöntemlerdendir. 
Bu tez çalışmasında, PECVD ( Plazma Destekli Kimyasal Buhar Biriktirme) sistemi ile düşük sıcaklıklarda farklı sıcaklıklarda, farklı plazma gücü değerlerinde, farklı biriktirme sürelerinde, bakır altlık kullanılarak, grafen filmler sentezlendi. Sentezlenen filmler, Si/SiO2 altlık üzerine transfer edildi ve Raman spektroskopisiyle karakterize edildi. Daha sonra seçilen numunelerin SEM ( Taramalı elektron mikroskobu) ve  AFM ( atomik kuvvet mikroskobu ) ile yüzey morfolojisi incelendi. Sentezlenen ince filmlerin ortalama kalınlık değerleri elipsometre ile ölçüldü. Ölçülen değerlerin oluşturduğu tepki yüzeyleri (response surface)  Raman spektroskopisinden elde edilen I2D/IG değerleri kıyaslandı. Sonuçlar literatür çalışmaları ile kıyaslandı. Deney sonuçlarına etki eden parametreler tespit edildi ve çözüm önerileri sunuldu.

Abstract:
Today, graphene is one of the most researched topics and it remains an important future thin solid film technology. It has attracted great attention due to its rather interesting and extraordinary properties and synthesis route. Graphene is usually synthesized at high temperature (>900oC), and it still remains a key challenge to synthesize single layer graphene at low temperature (< 500oC), which is more favorable for semiconductor device fabrication. Therefore, development of low cost synthesis methods attracts great attention. Plasma assisting is one of the critical knobs for the successful production of low temperature graphene synthesis. 
In this thesis study, PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) system with copper substrate was used to synthesize low temperature (<500oC) graphene films at different temperatures, plasma powers and deposition times. Synthesized graphene films were then transferred onto Si/SiO2 substrate and characterized with Raman spectroscopy. The selected samples surface morphology were then investigated by SEM (Scanning Electron Microscopy) and AFM (Atomic Force Microscopy). The average thickness values of a single and a few layer graphene samples were also measured by ellipsometer. The response surface of average thickness values of samples and the response surface of I2D/IG ratios were obtained Raman spectroscopy. The results were compared with the values reported in the literature. The key input parameters that affect single layer graphene formation were identified and some solutions were proposed.