Reaktif RF saçtırma yöntemi ile TiN ince filmlerin üretilmesi ve bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Producing of TiN thin films by reactive RF sputtering and investigating of some physical properties
Yazar: MURAT NEBİ
Danışman: DOÇ. DR. SUAT PAT
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
Dizin: Plazma = Plasma ; Titanyum nitrit = Titanium nitrite ; İnce filmler = Thin films

Özet:
TiNx ( 0 < x < 1), titanyum (Ti) ve nitrojen (N) elementlerinin çeşitli oranlarda bir araya gelerek oluşturdukları bileşiklerin genel ismidir. Yüksek ısıl dayanıklılık, yüksek erime noktası, düşük sürtünme katsayısı, yüksek sertlik, korozyona karşı direnç, yüzeye sağlam tutunma ve altın sarısı renge sahip olma gibi özelliklere sahip olan titanyum nitrit bileşiği son otuz yılda kendisine geniş bir kullanım alanı bulmuştur. Günümüzde TiN, mikro elektrikte difüzyon bariyeri olarak, metal ergitmede pota olarak, kesici ve delici aletlerde koruyucu kaplama olarak, optikte, kuyumculukta, tıp ve sanayinin pek çok alanında kullanılmaktadır.Bu çalışmada üretilen TiNx ince film üretiminde reaktif RF saçtırma yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntemde titanyum metali hedef metaryal olarak kullanılmıştır. Çalışma gazı olarak ise %xAr + %(100-x)N2 gaz karışımı farklı yüzdelerde kullanılmıştır. Bu plazma ortamında alt taş üzerine TiN ince filmleri oluşturulmuştur.Farklı konsantrasyonlardaki gaz karışımlarına göre üretilen TiNx ince filmler SEM, EDS, AFM ve XRD cihazları ile incelenmiştir. Üretilen ince filmlerin optik özellikleri spektroskopik elipsometre, Uv-Vis spektrofotometre ve interferometre cihazları kullanılarak incelenmiştir. Bu analizler sayesinde ince filmlerin kırılma indisi, geçirgenlik, absorbans, yasak enerji aralıkları gibi optiksel, kalınlık ve pürüzlülük gibi fiziksel parametreleri belirlenmiştir.Elde edilen sonuçlar incelendiğinde kullanılan gaz karışımı plazması içerisindeki Ar ve N2 gazı konsantrasyonuna bağlı olarak TiNx ince filmlerin özelliklerinin değiştiği gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Plazma, Reaktif RF Saçtırma, TiN

Abstract:
TiNx ( 0 < x < 1) is a common name of compounds formed by different ratios of titanium (Ti) and nitrogen (N) elements. TiN compounds which have some superior specialties such as high heat resistance, high melting point, low coefficient of friction, high hardness, corrosion resistance, strong adhesion to the surface and having gold color, have found wide application area in the last three decades. Today TiN, is used as diffusion barriers in microelectronics, as crucibles in metal smelting, protective coating for cutting tools, in optics, in jewelry and in many areas of industry.In this study, TiNx thin films were produced by using RF sputtering technique. The metallic titanium was used as target material in this technique. For working gas,%xAr+%(100-x)N2 gas mixture was used at different percentages. Argon gas was used for generating plasma and nitrogen gas was used for reactive sputtering. TiN thin films were formed on the substrate in plasma atmosphere.TiN thin films produced at different concentrations of gas mixtures, were investigated by SEM, EDS, AFM and XRD devices. Spectroscopic ellipsometer, Uv-Vis spectrophotometer and interferometry were used for characterization of optical properties. Thanks to these researches, optical parameters like refractive index,transmittance, absorbance, band gap energies and physical parameters like thickness and roughness of produced thin films were determined.When the results are considered, the properties of TiNx thin films were changed as a result of the concentration of Ar and N2 gases.When the results are considered, the properties of TiNx thin films were changedas a result of the concentration of Ar and N2 gases.