Yrd. Doç. Dr. Mehmet Oğuz GÜLER Termal Buharlaştırma Yöntemi Yrd. Doç. Dr. Mehmet Oğuz GÜLER

İNCE FİLMLER İnce Film Biriktirme Partikül Biriktirme Katı Gaz Kimyasal Buhar Biriktirme APCVD PECVD MOCVD LPCVD ALD Fiziksel Buhar Biriktirme Sıçratma Buharlaştırma MBE Sıvı Daldırma ile Kaplama Döndürme ile Kaplaöa Spray Piroliz

TERMAL BUHARLAŞTIRMA YÖNTEMİ Buharlaştırma Kaynakları Rezistans Isıtmalı Tel Rezistanslı Bot Şeklinde Elektron Saçılım Isıtmalı Kathodik Ark Buharlaştırma f= film kalınlığı; d= yoğunluk; h= yükseklik; m= kütle.

TERMAL BUHARLAŞTIRMA YÖNTEMİ

TERMAL BUHARLAŞTIRMA YÖNTEMİ

TERMAL BUHARLAŞTIRMA YÖNTEMİ Malzeme Ergime Sıcaklığı Buhar Basıncı (Torr) 10-8 10-6 10-4 Alümina 2045 1045 1210 1325 Antimuan 630 279 345 425 Arsenik 814 107 152 210 Berilyum 1278 710 878 1000 Bor 2100 1548 1797 Kadmiyum 321 64 120 180 Kadmiyum Sülfit 1750 550 Kobalt 1495 850 990 1200 Krom 1890 837 977 1177 Germanyum 1137 812 957 1167

İNCE FİLMLER İnce Film Biriktirme Partikül Biriktirme Katı Gaz Kimyasal Buhar Biriktirme APCVD PECVD MOCVD LPCVD ALD Fiziksel Buhar Biriktirme Sıçratma Buharlaştırma MBE Sıvı Daldırma ile Kaplama Döndürme ile Kaplaöa Spray Piroliz

GİRİŞ Epitaksi kavramı Moleküler Saçılımlı Epitaksi Moleküler Saçılımı Avantaj & Dezavantajları

EPİTAKSİ Tek kristal filmlerin üretilebildiği bir yöntemdir. Yunanca Kökü: epi “üzerinde” ve taxis ise “düzenli” anlamına gelir. Büyüme gaz yada sıvı fazlardan gerçekleşir. Kullanılan altlık çekirdekleyici kristal olarak davranır ve büyümeyi kontrol eder. İki Çeşittir: Homoepitaksi (tek bileşim) ve Heteroepitaksi (farklı kompozisyolar).

EPİTAKSİ Homoepitaksi: # Altlık yüzeyinde çok yükse safiyetli filmlerin elde edilir. # Farklı doplama seviyeleri için tabakalı yapılar üretilebilir. Heteroepitaksi: # Çok kristalli ince filmler elde edilebilir. # Farklı malzeme türlerinden oluşmuş tabakalı yapılar üretilebilir.

EPİTAKSİ Gaz Fazında Epitaksi (VPE) SiCl4(g) + 2H2(g) ↔ Si(s) + 4HCl(g) (12000C’de) # VPE büyüme oranı: iki gaz kaynağı ile doğru orantılıdır. Sıvı Fazda Epitaksi (LPE) Czochralski yöntemi (Si, Ge, GaAs) # Katı altlıklar üzerinde sıvı ergiyikten kristallerin büyümesi. # Bileşik halde yarıiletkenler (GaAs altlıklar üzerinde üçlü ya da dörtlü III-V bileşimleri) Moleküler Saçılımlı Epitaksi (MBE) # Filmler buhar formunun saçılımı ile elde edilir. # Çok düşük Vakum (10-8 Pa); altlık yüzeyinde yoğuşma

EPİTAKSİ Gaz Fazında Epitaksi (VPE) Avantajları: çok ince tabakalı yapılar, yüksek birikme hızı, bileşimin komposizyonunun kolaylıkla kontrol edilebilmesi.Dezavantajları: yüksek sıcaklıkta işlemler (800 °C- 1000 °C). Sıvı Fazda Epitaksi (LPE) Avantajları: malzemelerin işlenmesi kolay, düşük sıcaklık işlemleri, yüksek saflıkta ürünler. Dezavantajları: film oluşumu çok zor. Moleküler Saçılımlı Epitaksi (MBE) Avantajları: çok ince tek kristalin ürünler, çok yüksek safiyet, düşük sıcaklık işlemleri (600 °C-800 °C). Dezavantajları: düşük büyüme oranı (°A/sn), karmaşık üretim ekipmanları.

MOLEKÜLER SAÇILIMLI EPİTAKSİ

MOLEKÜLER SAÇILIMLI EPİTAKSİ Amaç: Tek kristal ince film üretmek! Keşfedenler: J.R. Arthur ve Alfred Y. Chuo (Bell Labs, 1960) Yükse/Ultra yüksek vakum (10-8 Pa) Önemli özelliği: çok düşük biriktirme oranı (1 mm/saat) Daha düşük biriktirme oranları beraberinde daha yüksek vakum seviyeleri gerektirir.

MOLEKÜLER SAÇILIMLI EPİTAKSİ Ultra-yüksek safiyetli elementler ağırlıklı olarak 4 hücreden oluşan Knudsen-Efüzyon hücrelerinde süblimleşene kadar ısıtılır (örn, Ga ve As). Gaz formuan geçen elementler altlık üzerinde yoğuşarak birbirleri ile reaksiyona girerler. (örn: GaAs). “Saçılım” terimi buharlaştırılmış atomların vakum hücresi içerisinde altlık yüzeyine varana kadar reaksiyona girmemesi anlamına da gelir.

MOLEKÜLER SAÇILIMLI EPİTAKSİ Gaz moleküllerinin bir kısmı aynı yönde hareket eder. En kolay oluşturma yöntemi: Efüzyon yada Knudsen hücreleri kullanmaktır.

MOLEKÜLER SAÇILIMLI EPİTAKSİ Fırınlar saçılacak olan malzemeleri içerir. Altındaki bir delik yoluyla fırınlar bir vakum sistemine bağlıdır. Altlık fırının görüş açısı içerisinde bulunur.

MOLEKÜLER SAÇILIMLI EPİTAKSİ

MOLEKÜLER SAÇILIMLI EPİTAKSİ

KULLANIM ALANLARI Yüksek Kapasiteli Güneş Panelleri; Yüksek Frekanslı alıcılar; Taşınabilir Telefonlar; Mobil TVler; Optoelektronik ürünlerde; DVD Dijital Kamera Süperiletkenlerin üretiminde; YaBa2Cu3O7