SOĞUTMASIZ IR SİSTEMLERİNDE KULLANILAN
VANADYUM-OKSİT DİRENÇ FİLM MALZEMESİNİN
ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ
Sinan ÖZGÜN, Emrah DİRİCAN, Mustafa FADLELMULA
Danışman: Prof.Dr. R. Mustafa ÖKSÜZOĞLU
Sanayi Danışmanı: M.Sc. E. Ufuk TEMOÇİN
Giriş
Kızılötesi dedektörler, kızılötesi radyasyon ile etkileşime giren dedektör sistemleridir. Gelen kızılötesi
radyasyonun ısıl etkileri, birçok sıcaklıkla bağıntılı olay ile takip edilebilir. Soğutmasız kızılötesi detektör
sistemleri içinde görüntüleme uygulamalarında en çok tercih edilen tip sıcaklık etkisiyle direnç değerinde
oluşan değişim ile oluşan sinyallerin işlenmesi tekniğidir.
Teorik Çerçeve
Yüksek
TCR
Yüksek kalitede görüntüleme yapabilmek için sistemde
kullanılacak ince film direnç malzemesinin yandaki
özelliklere sahip olması gerekmektedir[1]:
CMOS
Devreleri
ile
Uyumluluk
Düşük
Elektriksel
Direnç
İnce
Film
Direnç
Uygun
Termal
Zaman
Sabiti
Düşük 1/f
Gürültü
Değeri
Fig.1. Mikrobolometre şematik gösterimi
Hedefler
 VOx malzemesinin yapı özellik ilişkisinin tesbiti
ile elektriksel özelliklerin iyileştirilmesi.
 Üretim parametrelerinin optimizasyonu ile
ulusal sanayiye kaynak sağlanması.
Üretim
Özelliklere uygun VOx ince filmlerin üretimi
için Reaktif Magnetron Sputtering metodu
yapısal özelliklerin kontrolünde etkili olması
sebebiyle tercih edilmiştir.
Karakterizasyon Sonuçları
Fig. 2. Magnetron Sputtering Tekniği Şematik Gösterimi
Fig. 3. Üretim sonrası 75-230 °C arası sıcaklıklarda tavlanmış VOx ince
filmlerin (a) XRD (b) GIXRD analiz sonuçları
Değerlendirme ve Sonuç
Reaktif Magnetron Sputtering tekniği ile süreç parametrelerinin (Ar/O2
oranı ve basıncı, ısıl işlem sıcaklığı ve süresi, kalınlık homojenliği)
değiştirilmesi yoluyla üretilen farklı VOx ince filmler üzerinde yapılan
araştırmalar sonucunda kızılötesi görüntüleme sistemlerinde istenen
yüksek TCR ve düşük direnç değerlerinin elde edilebildiği görülmüştür.
Aşağıdaki grafikte TCR değeri ve elektriksel direnç arasındaki bağıntı
gösterilmiştir.
Fig. 4. VOx ince filmlerin AFM görüntüleri (a) üretimden hemen
sonra (b) 75°C de (c) 135°C de (d) 180°C (e) 230°C de tavlanmış
(1x1 µm tarama alanı) (f) Yüzeydeki kanal benzeri alanları göstermek
için alınan büyük ölçekteki ( 5x5 µm) AFM görüntüleri
Fig. 5. TCR değerinin direnç ile ilişkisi
Kaynaklar:
[1], Fig. 1. Wood R.A., Infrared Detectors and Emitters: Materials and Devices, Ch.6 Uncooled Microbolometer Infrared Sensor Arrays, Capper P., Elliott C.T., Kluwer Academic Publishers, pp.148-158., USA (2001).
Fig. 2. http://www.guardian-russia.ru/g-r/img/pages/proces%20powlekania%20szkla.jpg
Fig. 3-5. Öksüzoğlu R.M., Bilgiç P., Yıldırım M., Deniz O., Influence of Post Annealing on Electrical, Structural and Optical Properties of Vanadium Oxide Thin Films, Elsevier Optics & Laser Technology, 48, pp.102-109, (2013)
Download

Fig.1. - ResearchGate