İnce filmlerin optik özelliklerinin integral dönüşüm yöntemleri ile belirlenmesi
Determination of the optical properties of thin films by integral transform methods
Yazar: EMRE COŞKUN
Danışman: PROF. DR. SERHAT ÖZDER
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Optik özellikler = Optical properties ; İnce filmler = Thin films ; İntegral dönüşüm = Integral transformation

Özet:
Bu çalışmada sürekli dalgacık dönüşümü (SDD) ve Stockwell dönüşümü (SD) kullanılarak, oda sıcaklığında, görünür bölge yakın kırmızı altı bölge aralığında, ince filmlerin ve sıvı kristal hücrelerin optik özellikleri sürekli olarak belirlenmiştir. Literatürde, SDD ve SD metotları, zamana bağlı sinyallerin frekans bilgilerini elde etmek için kullanılır. Bu çalışmada, SDD ve SD gibi, integral dönüşüm metotları, ince filmlerin ve sıvı kristal hücrelerin optik özelliklerinin belirlenebileceği bir metot olarak geliştirilmiştir. Yalıtkan ve yarıiletken (soğurucu) filmlerin geçirgenlik spektrumlarının tekrarlama frekansları kırılma indisiyle, sıvı kristal hücrelerin geçirgenlik spektrumlarının tekrarlama frekansları çift kırılımla değişir. Bu çalışmanın amacı çalışılan geçirgenliğin tekrarlama frekansının belirlenmesi ve tekrarlama frekansı bilgisi kullanılarak incelenen örneğin kırılma indisinin veya çift kırılımının belirlenmesidir. Bu amaç için yalıtkan filmler, yarıiletken filmler ve sıvı kristal hücreler için teorik geçirgenlik sinyalleri oluşturuldu. SDD ve SD metotları kullanılarak teorik geçirgenliklerin tekrarlama frekansları belirlendi, bu durum bölüm 4'de ayrıntılarıyla çalışıldı. Simülasyon çalışmalarında SDD metodu, Morlet, Paul ve DOG dalgacıkları için incelendi. Simülasyon çalışmalarının sonuçlarına göre geliştirilen metotlar yalıtkan filme örnek olarak mikaya, yarıiletken filme örnek olarak hidrojenlenmiş amorf silisyum karbür filme ve sıvı kristale örnek olarak 5CB kodlu sıvı kristal hücreye uygulanmıştır. Sonuç olarak mika ve hidrojenlenmiş amorf silisyum karbür filmlerin kırılma indisleri ve 5CB kodlu sıvı kristal hücrenin çift kırılımı sürekli olarak belirlenmiştir. Geliştirilen metotların gürültülü sinyal analizi ve hata analizleri de çalışılmıştır.

Abstract:
In this study the optical properties of thin films and liquid crystal samples were determined continuously by using the continuous wavelet transforms (CWT/SDD) and Stockwell transform (ST/SD) in visible and near infrared region at room temperature. The CWT and ST methods are used to determine the frequency information of any time-dependent signal in literature. In this study the integral transform methods, like the CWT and ST, are improved as a tool to be able to determine the optical properties of thin films and liquid crystal samples. The repetition frequencies of transmittance spectra of dielectric and absorbing films vary with refractive index and of liquid crystal samples vary with birefringence. The aim of this study is to determine the repetition frequency of the transmittance and by using the repetition frequency information, to determine the refractive index or birefringence dispersions of the studied samples. For this purpose, theoretical transmittance signals were generated for dielectric films, absorbing films and liquid crystal samples. The repetition frequencies of the generated transmittance signals were determined by using the CWT and ST methods which were briefly studied in chapter 4. The CWT method was investigated for Morlet, Paul and DOG wavelets in simulation works. Due to the simulation results, the improved methods were executed for mica sampled as a dielectric film, for hydrogenated amorphous silicon carbide film sampled as an absorbing film and 5CB coded nematic liquid crystal sampled as a liquid crystal. Consequently, the refractive index of mica and hydrogenated amorphous silicon carbide films and the birefringence of the 5CB coded nematic liquid crystal were determined continuously. The noisy signal analysis and error analysis of the improved methods were also studied.