Fabrication of subsurface submicron photonic structures inside crystal silicon
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, PHYSICS, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BURCU KARAGÖZ
Danışman: Alpan Bek
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kristal silisyum (k-Si) mikroelektronik ve optoelektronik için önemli endüstriyel bir malzemedir. 1100 nm den uzun dalga boyları için geçirgen bir malzeme olması Si alttaşının arka yüzeyinin ve iç kısmının, ön yüzeyinde herhangi bir yapısal değişiklik olmadan bu değerden daha büyük bir dalga boyu kullanılarak doğrusal olmayan optik işlemler ile işlenebileceğini göstermektedir. Bu çalışmada Si alttaşları 1550 nm dalga boyuna sahip femtosaniye lazer ile ışınlanır ve lazer ışını metal dizilerle desenlenmiş veya metal bir filmle kaplanmış arka yüzeylerine veya yakınlarındaki bir konuma odaklanır. İşlenen bölgelerin alanını azaltmak amacıyla kurulan doğrudan lazer yazma litografi düzeneği kullanılarak bu yüzey üzerinde istenilen metal desenler oluşturulabilmektedir. Metal filmlerin bu ışınlama ile lazer etkisiyle ısıtılması filmlerin eriyen bölgelerinden metal çıkartımına ve çıkartılan metal bileşenlerin Si alttaşlarına lazer ışınımına ters yönde transferine neden olur. Si alttaşları içerisindeki metal gömülü bölgelerin hacmi işleme parametreleri ve metal katmanın kalınlığı ile kontrol edilebilir. Örnek üzerinde biriken enerji arttıkça metal gömülü olan hacmin genişlediği gözlemlenir. Lazer ışını zarar görmemiş bir metal filmden geçtiği için bu işleme tekniği, ön yüzeye kaplanmış metal katmanların işlenmesine kıyasla metalleri Si alttaşı içerisine gömmek için daha hassas ve yüksek işleme oranına sahip bir yaklaşımdır. Ayrıca metal katmanlar üzerinde yüksek uzamsal frekanslı lazer etkisi ile oluşan periyodik yüzey yapılarının oluşumu gözlemlenir.