Şekilli ince filmlerin optik ve metamalzeme davranışının incelenmesi
Examination of optical and metamaterial behaviours exhibited by sculptured thin films
Yazar: ERHAN ONGUN
Danışman: DOÇ. DR. M.KÜRŞAT KAZMANLI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Elektron demeti = Electron beam ; Fiziksel buhar biriktirme = Physical vapour deposition ; Malzeme bilimi = Material science ; Nano yapı = Nano structure ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Nanotel = Nanowire ; Optik = Optic ; İnce metalik filmler = Thin metallic films

Özet:
Metalik nano-yapılı ince-film malzemelerde, nano-yapı morfolojisinin mühendislik tasarımı ve üretimi nanoteknolojinin önde gelen araştırma konularındandır. Çünkü, morfoloji (boyut ve şekil), uygulamaya özel olarak üretilecek olan malzemenin optik, elektrik, mekanik, kimyasal ya da manyetik özelliklerini belirleyen önemli bir tasarım parametresidir.Bu çalışmada, modern yüzey modifikasyon tekniklerinden Eğik-Açılı Fiziksel Buhar Biriktirme tekniği kullanılarak eğik-kolonsal morfolojiye sahip metalik (Ag, Cu, Ti) nano-yapılı ince-film malzemeler üretilmiştir. Nano-porozite ve morfolojik özelliklerin optik cevap üzerindeki etkileri incelenmiştir.Normal ve eğik-açılı kaplama durumlarında ve farklı kaplama kalınlıklarında üretilen numunelerin yüzey ve kesit görüntüleri FEG SEM yöntemi ile alınarak metalik nano-yapıların morfolojisi ve film-porozitesi incelenmiştir. Kristal yapı analizleri XRD yöntemi ile yapılmıştır. Optik özellikleri incelemek için [280,?,1000] nm dalga boyu aralığında iki lineer-polarizasyon durumunda R (yansıtma) ve T (geçirme) ölçümleri NKD-7000 spektrofotometre kullanılarak yapılmıştır.Farklı kaplama şartlarında üretilen nano-poroziteli ve eğik-kolonsal morfolojiye sahip metalik nano-yapılı ince-filmlerin anizotropik optik özelliklere sahip olduğu ve morfolojik özelliklerinin optik cevap üzerinde etkili olduğu görülmüştür.

Abstract:
The production of metallic nano-structured thin-films with engineered morphology is one of the central challenges of nanotechnology because morphology (size and shape) is an important design parameter which is responsible for tailoring the optical, electrical, mechanical, chemical or magnetic properties of materials to be produced specially for an application.In this study, nano-porous thin-films with metallic (Ag, Cu, Ti) nanostructures featuring slanted-columnar morphology were produced by means of Physical Vapor Glancing-Angle Deposition technique. Samples with various film-thicknesses were produced at normal and glancing angle deposition conditions by tilting the substrate normal with respect to the incoming vapor flux direction. The effects of morphology and nano-porosity over the optical responses were investigated.To take topographical surface and cross-section images, scanning electron microscopy (FEG SEM) method was used. Reflectance (R) and transmittance (T) measurements of thin film samples, illuminated under oblique-angle incidence of electromagnetic wave, were realized over a wavelength range of [280,?,1000] nm using NKD-7000 spectrophotometer for two linear-polarization states.Optical measurements have revealed that nano-porous thin-films with slanted-columnar metallic nanostructures exhibit optically anisotropic behaviour, and morphology strongly affects the optical responses.