Ultra yüksek vakum taramalı tünelleme mikroskop sistemi kurulumu ve grafitik yüzeylere uygulamalar
Setup of an ultra high vacuum scanning tunneling microscope and its applications on graphitic surfaces
Yazar: HASAN ESEN KUŞLUOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OĞUZHAN GÜRLÜ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
IBM araştırmacıları ve Taramalı Tünelleme Mikroskobunun mucitleri Gerd Binnigve Heinrich Rohrer 1986 yılında, tasarladıkları bu düzenekten dolayı Nobel Fiziködülüne layık görülmüşlerdi. Yaptıkları çalışma ve araştırmalar, bugünkü yüzeybilimi çalışmaları ve nanoteknoloji alanının vazgeçilmez araçlarından biri halinegelmiştir. Bununla birlikte, çalışmaları, günümüzde yine atomik boyutta yapılanaraştırmalarda oldukça önem arz eden Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) vetürevlerinin geliştirilmesine de önayak olmuştur.Bu çalışmada, ?Ultra Yüksek Vakum? ortamı için tasarlanmış, mekanik yaklaştırmakontrollü ?Tarama Tünelleme Mikroskobu? incelenecektir. Ele alınan mikroskop,yurt dışından (Hollanda Twente Üniversitesi) hibe olarak ülkemize gelmiştir. Uzunyıllar atıl kalmış ve pek çok kez yer değiştirmiş olduğundan dolayı, mekanikaksamının ayarları bozulmuş, elektronik aksamı ise beraberinde getirilmemiştir.Yüksek vakum ortamına uyumlu olduğundan dolayı oldukça kıymetli olan budonanımın çalışır hale getirilmesi, ayarlarının yapılması, aldığı ölçümlerintutarlılığının değerlendirilmesi, bu çalışmanın odak noktasını oluşturmaktadır. Buçalışma dâhilinde mikroskop için elektronik aksam ve uygun yazılım temin edilmiş,mekanik aksamı elden geçirilip ayarları yeniden yapılmış, eksik parçalarıtamamlanmıştır. Düzeneğin sağlıklı çalışması ve dış mekanik gürültülerdenetkilenmemesi için, kendi titreşim sönümlendirici düzeneğinin yanı sıra, bir optikmasa kurulmuştur. Mikroskop için ayrıca bir ?Ultra Yüksek Vakum? odasıoluşturulacaktır ve oda koşullarında alınan ölçümlerin yanında, bu ortamda daölçümler alınması ileriye yönelik çalışmalar içindedir. Bu çalışmadaki tüm ölçümler,bağ uzunlukları literatürde tam olarak bilinen, ve çok düzgün yüzeylere sahip olan?Yüksek Düzenlilikte Pirolitik Grafit? (Highly Orineted Pyrolitic Graphite (HOPG))yüzeyi üzerinde alınmıştır.

Abstract:
In 1986, IBM researchers and inventors of the Scanning Tunneling Microscope(STM), Gerd Binnig and Heinrich Rohrer, were chosen Nobel laureates in physicsfield. Today, their invention, has become an indispensable instrument for surfacescience and nanotechnology researchers. Nevertheless, their invention also led thesame researchers to come with new microscopy ideas like ?Atomic ForceMicroscopy? and many others with other derivatives, which are also indispensableinstruments for today?s surface science researchers.In this work, a Scanning Tunneling Microscope with manual approach mechanism,designed for ?Ultra High Vacuum? environment has been taken as subject. The STMrelevant to this work, had been brought into our country as a donation fromUniversity of Twente, Netherlands. Unfortunately, it has not been used for years,changed many times its location, and also did not have any of required electronics. Inthis context, the primary focus of this work has been chosen to get this quite valuableUltra High Vacuum compatible equipment in a working state, and also, obtainsuccessful measurements with it. To achieve our goals, new electronics and suitablesoftware were adapted, also mechanical parts were repaired and realigned. An UltraHigh Vacuum chamber has also been built and whole system has been placed on avibration-damping table to improve system stability against mechanical vibrations.All measurements were taken in room conditions and also as a future work, theyshall be taken in Ultra High Vacuum conditions. To verify the accuracy of the resultsin atomic scale, Highly Ordered Pyrolitic Graphite (HOPG) crystals with smoothsurfaces and well known lattice parameters were taken as calibration samples.