Rf-magnetron sıçratma yöntemi ile cam alttaşlar üzerine ZrO2 ince filmlerin oluşturulması ve elde edilen ince filmlerin karakterizasyonu
ZrO2 thin film  growth on glass substrates by rf- magnetron sputtering and characterizations of thin films
Yazar: PINAR KÖÇ
Danışman: PROF. DR. ÖNDER ŞİMŞEK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Tez kapsamında, ilk olarak reaktif radyo-frekans magnetron sıçratma yöntemi ile ZrO_2 ince filmler cam alttaşlar üzerine kaplandı. Kaplama prosesi esnasında, zirkonyum kaynağı olarak zirkonyum metali, oksijen kaynağı olarak oksijen gazı kullanıldı. Oksijenin kısmi basıncı hemen hemen sabit kalmasına karşın, büyütme basıncı değişti. Oksijenin kısmi basıncı 0,6 mT olmasına karşın toplam basınç 6,4 mT dan 26,2 mT kadar değişim gösterdi. Büyütülen filmlerin üzerinde büyüme basıncının etkisi X-Işını Kırınımı (XRD), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Enerji Dispersive Spektroskopisi (EDAX) vasıtasıyla yapısal ve optiksel olarak incelendi. XRD analizlerinden minimum büyütme basıncında monoklinik ve tetragonal faza ait piklerin oluştuğu buna karşın daha büyük büyütme basıncında farklı monoklinik faza ait piklerin ortaya çıktığı gözlemlendi. Ayrıca büyütme basıncının artması ile filmlerin yüzey pürüzlülüğünün azaldığı sonucuna ulaşıldı. İkinci kısımda, ince filmler cam, safir ve silikon gibi üç farklı yüzey üzerine 15 sccm argon gazı akışında kaplandı. XRD analizleri sonucu silikon üzerinde sadece monoklinik faza ait yapılar oluşur iken cam ve safir üzerindeki filmlerde hem monoklinik hem de tetragonal faza ait yapılar gözlemlendi. Ayrıca AFM ile morfolojik özellikleri incelendi. Safir üzerine oluşturulan filmin yüzey pürüzlülüğünün silikon üzerinde oluşturulandan daha fazla olduğu sonucuna ulaşıldı. Deneysel çalışmalar büyütme basıncının ve kullanılan alttaşın 〖ZrO〗_2ince filmlerin yapısal, kimyasal ve optiksel özellikleri üzerinde oldukça etkili olduğunu gösterdi.

Anahtar Kelimeler:ZrO_2, RF-magnetron sıçratma, Kristal Yapı, Optiksel özellikler

Abstract:
In this thesis, initially  〖ZrO〗_2 thin films were coated on glass substrate reactively by radio-frequency magnetron sputtering (RFMS)  method. During coating process, zirconium metal was used as the zirconium source and oxygen gas as the oxygen source. Growth pressure was changed keeping the oxygen partial pressure almost constant which changes the oxygen concentration in the growth environment. Oxygen partial pressure was 0,6 mTorr while the total pressure was changed from 6,4 mT to 26,2 mT.  The effects of the growth pressure on the grown thin films were analyzed through structural and optical analysis by X-Ray Difraction (XRD), Atomic Force Microscope (AFM), Scanning Electron Microscope (SEM), Four Transform Infrared (FTIR) spectrometer and Energy Dispersive Spectroscopy (EDAX). In XRD analysis, while we observed peaks belonging to the monoclinic and tetragonal phase at minimum growth pressure, occurred different peaks of monoclinic phase at greater growth pressures. When growth pressure is increased, surface roughness of the grown films are decreased. In the second part  〖ZrO〗_2 thin films were coated different substrates such as silicon and sapphire (Al2O3) at the same magnification parameters. In XRD analysis while we observed peaks belonging to the monoclinic and tetragonal phase at ZrO2 on sapphire and glass, occurred only peaks of monoclinic phase at ZrO2 on Si. The experimental study showed that growth presure and substrate are very effective on the structural, chemical, optical and morphological properties of 〖ZrO〗_2 thin films.

Keywords:,〖ZrO〗_2 radio-frequency magnetron sputtering (RFMS), crystal structure, optical properties.