Termiyonik vakum ark (TVA) tekniği ile optik filtre tasarımı
Optical filter design by thermionic vacuum arc (TVA) technique
Yazar: TUNA AYDOĞMUŞ
Danışman: PROF. DR. NACİ EKEM
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Optik ince filmler, ince film kaplama çalışmalarının yapıldığı önemli uygulama alanlarından birisidir. Optik ince filmler hemen hemen bütün optik sistemler içinde ışıkla etkileşen tüm yüzeylerde kullanılmaktadır.
Bu tez çalışmasında ilk kez Termiyonik Vakum Ark (TVA) Tekniği ile optik filtre tasarımı yapılmıştır. Bu tasarımda II-IV grubu yarıiletken bileşiklerinden olan Çinko sülfür (ZnS) ve toprak alkali metal florürlerinden olan Magnezyum florür (MgF2) bileşikleri çalışılmıştır. Bu bileşiklerin seçilmesinin sebebi ZnS bileşiğinin yüksek kırılma indisine, MgF2 bileşiğinin ise düşük kırılma indisine sahip olmasıdır. Filtre tasarımında yüksek kırılma indisli ve düşük kırılma indisli malzemeler birbirini tekrar etmek suretiyle çoklu katman olarak kaplanmaktadır. Bu çalışmada ilk kez bu malzemeleri kullanarak 8 katmanlı tek taraflı ve 4'er katmanlı çift taraflı olmak üzere ince filmler büyütülerek optik filtre tasarımı denenmiştir. Büyütülen ince filmlerin bazı fiziksel özellikleri, X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımı spektrometresi (EDS), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), interferometri, UV-vis spektrofotometresi ve elipsometre cihazları kullanılarak incelenmiştir.
Elde edilen ince filmlerde yapılan analizler doğrultusunda her iki çalışmanın da kısmi bir optik filtre olarak kullanılabileceği görülmekle beraber, çift taraflı çok katmanlı (4-4 katman) numunenin, tek taraflı çok katmanlı (8 katman) numuneye göre daha iyi bir optik filtre özelliği gösterdiği saptanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Plazma, TVA, Optik Filtre, ZnS, MgF2

Abstract:
Optical thin films are one of the important application areas in which thin film deposition studies are conducted. Optical coatings are used on all the surfaces that interact with light in almost every optical systems.
In this study, the optical filter has been designed with Thermionic Vacuum Arc (TVA) technique for the first time. In this design, zinc sulfide (ZnS) which is one of the group II-IV semiconductor compounds and magnesium fluoride (MgF2) which belonging the earth alkaline metal fluorides family have been studied. The reason for choosing these compounds is the high and low refractive indexes of ZnS and MgF2, respectively. In filter design high refractive index and low refractive index materials are coated in multiple layers by repeating each other. We have designed optical filters by growing 8 layered single sided, and 4 layered double sided thin films using these materials for the first time in this study. Physical properties of thin films manufactured have been characterized by using X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Atomic Force Microscopy, (AFM), interferometry, UV-vis spectrophotometry and ellipsometer devices.
As a result of analyses on the thin films processed, it has been found that, although both thin films are suitable for partial optical filter applications, double sided multi layered (4-4 layers) sample exhibits a better optical filter property compared to single sided multi layered (8 layers) sample.
KeyWords: Plasma, TVA, Optical Filter, ZnS, MgF2