Metal oksit ince filmlerin gaz sensörü uygulamalarının araştırılması

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Nanotıp A.B.D., Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2014

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: M. CİHAN ÇAKIR

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): SELMA MUTLU

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışma, uçucu organik bileşik (VOC) tespitinde kullanılmak üzere, tümleşik mikro ısıtıcılı, metal oksit yarıiletken temelli mikro yapılandırılmış gaz sensörü (MOS-VOC sensor) geliştirilmesi amacıyla yapılan kimyasal (CVD) ve fiziksel (PVD) incefilm büyütme, fotolitografi, plazma aşındırma (ICP-RIE), anizotropik ıslak aşındırma gibi fabrikasyon ve üretilen yapıların karakterizasyon işlemlerini kapsamaktadır. Entegre mikro ısıtıcı taban (micro hot plate), silisyum alttaş üzerinde mikro elektromekanik sistem fabrikasyonu (MEMS) teknikleri ile geliştirilmiştir. Direnç malzemesi olarak nikel-krom alaşımı ve indiyum-kalay oksitin (ITO) kullanıldığı dört farklı rezistör geometrisine sahip mikro ısıtıcı tabanlar üretilerek termal karakterizasyonları yapılmıştır. Hedef gazlara duyarlı ZnO ve SnO2 metal oksit incefilmler sıçratma (sputtering) ile kaplanmıştır. Büyütülen bu örneklerin yapısal incelemeleri için Fotolüminesans (PL) Ölçüm Sistemi, X-Işını Kırınımı (XRD), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) kullanılmıştır. Sensörlerin termal karakterizasyonu ise termal mikroskop kullanılarak yapılmıştır. Geliştirilen SnO2 sensörlerin tepkisellikleri amonyak ve metan gazlarının 500ppm, 1000ppm ve 2000ppm derişimleri için dört farklı çalışma sıcaklığında test edilmiştir. Derişimin artışına bağlı olarak sensör tepkisinde de artış gözlemlenmiştir. Sensörün sıcaklığa bağlı tepkisellik ölçümlerinden elde edilen sonuçlardan, metan ve amonyak için farklı tepkisellik karakteri gösterdiği gözlemlenmiştir. ZnO sensörün ise aseton, etanol ve izopropanol'e duyarlılığı, bu gazların bilinmeyen yüksek derişimleri için test edilmiştir. Bu malzemelere duyarlı olduğu belirtilmiş ZnO için, literatür ile uyumlu sonuç elde edilmiştir.