Nano saniye atımlı 1064 nm fiber lazer ile yüzey dokulandırmasının tek kristal silisyumun optik yansıma ve soğurmasına etkisi
Effect of surface texturization by 1064 nm - nanosecond pulsed fiber laser on optical reflection and absorption of single crystal silicon
Yazar: VOLKAN TÜRKER
Danışman: DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Yükselteç ile güçlendirilmiş ana salınıcı mimarisine (MOPA- master oscillator power amplifier architecture) sahip, atımlı bir şekilde modüle edilen, 1064 nm merkez dalgaboyunda çalışan bir fiber lazer ile n tipi, (100) kristal yönelimli tek kristal silisyum dilim yüzeyinde dokulandırma işlemleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan dokulandırma işlemleri, 40 – 100 kHz lazer tekrar frekansı aralığında, 10, 15 ve 20 W lazer ortalama güçleri ve 50 – 2000 mm/s tarama hızı aralığında yapılmıştır. Odaklanmış lazer demet çapı ve lazer atım süresi sabit tutulmuştur.
Farklı lazer atım parametreleriyle üretilen örneklerin optik yansıma değerleri Fourier dönüşümlü yansıma ve geleneksel optik yansıma deney teknikleriyle ölçülmüştür. Daha sonra, elektriksel ölçümler için, ısıl buharlaştırma kaplama tekniğiyle, örneklerin yüzeylerine paralel geometriye sahip alüminyum kontaklar atılmış ve Fourier Dönüşümlü Fotoiletkenlik Spektroskopisi (Fourier Transform Photoconductivity Spectroscopy - FTPS) tekniği ile örneklerin dalga boyuna bağlı soğurma katsayıları ölçülmüştür. 
Dokulandırılmış örnek yüzeylerinin morfolojileri, Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning Electron Microscope- SEM) ile görüntüleri incelenmiştir. Deneyler sonucunda, lazer parametrelerine bağlı olarak, nanosaniye atımlı 1064 nm fiber lazer ile yüzey dokulandırmasının kristal silisyum yüzeyinden yansımanın önemli ölçüde azalttığı ve soğurma katsayılarını ise belirgin biçimde artırdığı sonucuna ulaşılmıştır. Deneysel sonuçlar, özellikle, odaklanmış lazer demetinin örtüşme oranları ve tarama hızı temelinde tartışılmıştır.

Abstract:
Single crystal n-type silicon wafer with (100)-orientation was texturized by using nanosecond pulsed, Ytterbium doped fiber laser with the master oscillator power amplifier architecture (MOPA), operating at the peak wavelength of 1064 nm. All texturing processes were done with the repetition frequency range of 40 – 100 kHz, the scanning speed range of 50 – 2000 mm/s and at the average laser powers of 10, 15 and 20 W. In this study, focused spot size and laser pulse width were not changed. 
The normal incidence reflectivity of the samples produced at different laser texturize parameters was measured by using Fourier transform reflection and conventional optical reflection methods. For the electrical measurements, coplanar aluminum contacts were evaporated on the texturized samples. The wavelength dependent absorption coefficient of the samples was measured in Fourier Transform Photoconductivity Spectroscopy (FTPS). 
The surface morphologies of texturized samples were observed with scanning electron microscopy (SEM). By using the results, it's been concluded that, the reflectivity of the single crystal samples can be reduced significantly and the absorption coefficient is increased reasonably by nano-second pulsed fiber laser operating at1064 nm. The results were also discussed under, especially the concept of overlap of the focused laser beam and the scan speed.