Kızılötesi ışınları algılayan kristal germanyum filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of infrared detecting thin films
Yazar: CENGİZ BİRLİKSEVEN
Danışman: DOÇ.DR. H. ZAFER DURUSOY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1996
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Film = Film

Özet:
Bu çalışmada, kızılötesi algılayıcı olarak kullanılabilecek kristal germanyum filmler yapılmıştır. Tek kristal germanyum 1.8 (jm'den küçük ve 10 jm'den büyük dalgaboylu fotonları, kuvvetli olarak soğurur. Bunun sonucunda fotoiletkenliği büyük ölçüde değişir. Bu çalışmada temel olarak kristal germanyum filmler hazırlanmıştır. Bu amaçla MRC firmasına ait bir vakum sisteminin çalışma bölgesi yeniden düzenlenmiş, sisteme yeni girişler yapılmıştır. Yapılan filmlerin kalınlığının, film yapma aşamasında ölçülmesi için, 0.1 Â/s duyarlıklı bir quartz kalınlık ölçer sistem içerisine kurulmuştur. Filmlerin yüksek alttaş sıcaklıklarında da yapılabilmesi için, quartz lambalı bir örnek ısıtıcı tasarlanmış ve sistem içerisine yerleştirilmiştir. Bu ısıtıcı ile 725 °C sıcaklığa kontrollü bir şekilde çıkmak ve daha sonra kontrollü bir şekilde oda sıcaklığına inmek mümkün olmaktadır. Elde edilen filmlerin karakterizasyonu, X-ışını kırınım spektrumu (XRD), kızılötesi geçirgenlik spektrumu (IR~T(X)) ve sıcaklığa bağlı direnç ölçümleriyle (R(T)) yapılmıştır. X- ışını ölçümleri için bir veri alış-veriş programı yazılmış ve kullanılmıştır. Kızılötesi geçirgenlik ölçümleri, Bilkent Üniversitesinde bulunan bir B0MEM-M3 FTIR spektrometresi ile alınmıştır. Direnç sıcaklık ölçümleri, labaratuvarınızda yapılan bir optik düzenek içinde alınmıştır. Bu ölçümler için de bir veri alışveriş programı yazılmış ve kullanılmıştır. Bütün bu veri analizleri sonucunda, 10"6 torr'luk vakum seviyesinde yüksek alttaş sıcaklıklarında yapılan filmlerin kristal özellikler taşıdığı gözlenmiştir. Kristal filmlerin, üzerine düşen ışık ile direncinin düştüğü fakat amorf filmlerin dirençlerinin değişmediği görülmüştür.

Abstract:
In this study germanium films, which can be used as infrared dedectors and windows, were prepared. Crystalline germanium absorbs the photons, which have wavelengths smaller than 1.8um and greater than lOum. As a result, there occurs a big change in its photoconductivity. In this study, our aim was to prepare epitaxiel germanium films. For this end, the inner part of the vacuum, produced by the MRC company, was reconstructed and new feedthroughs were made. A quartz crystal thickness monitor with 0. 1 Â/s resolution was placed in the system to measure the thickness of the films during the deposition. In order to prepare the films at high substrate temperatures, a sample-holder-heater was designed, built and placed into the sytem. With this heater, it was possible to raise the temperature of the substrate to 725 °C and to bring it back to the room temperature with the help of a temperature controller. The characterization of the sample films were done through the X-ray diffraction, infrared transmission and temperature dependent resistivity measurements. For X-ray diffraction measurement, a data acquisition program written in BASIC and used successfully. Infrared transmission measurements were taken on a BOMEM-M3 FTIR spectrometer in Bilkent University. Temperature dependent resistivity measurements were taken in an optical dewar built in our laboratory. For this measurement a data acquisition program was also written and used. At the end of data analysis, it was observed that the films, made at 10"6 torr vacuum and high substrate temperatures showed crystalline properties as desired. It was further found that, when the light was shone on the films, the resistivity of amorphous films did not change but the resistivity of crystalline films decreased appreciably as expected.