Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BANAFSHEH ALIZADEH ARASHLOO
Danışman: Hasan Efeoğlu
Özet:
Amaç: Bu çalışmada Cu katkılı TiO2 ince filmlerin Cu/Pt/TiO2:Cu ve TiO2/SiO2/p++Si/Al yapılarında memristiv davranış ve karakterize edilerek incelemesi yapıldı.
Yöntem: Bu çalışma Plazma bazlı sıçratmaya ek bir teknik olarak Yüksek Güçlü Darbeli Manyetik Sıçratma (HiPIMS) tekniği ile ince filmlerin biriktirilmesi veya kaplanmasını ihtiva etmektedir. HiPIMS, yüksek deşarj gücüyle püskürtülen atomların yüksek iyonlaşma oranı ile üretildiği, magnetron hedefine düşük tekrarlama frekansı ile yüksek güçlü ve kısa darbeler gerilim uygulamaya dayanmaktadır. Yüksek gerilim uygulanan hedefin, Ar gibi bir inert gaz iyonları ile bombardıman edilir. Film büyümesi hedeften sökülen atomların iyonları ile oluşan yüksek yoğunluktaki plazma ile kontrol edilir. Bileşik malzemelerin biriktirilmesi için metal hedefler, CH4, N2, O2, vb gibi gazlarlın atmosferi altında R-HiPIMS veya benzeri tekniklerle manyetik sıçratma ile elde edilir ve oksit, nitrit ve karbide gibi bileşiklerin ince filmler büyütülür.
Bulgular: Oksijen akış hızı ile ilgili TiO2 büyüme oranının sonuçları, 0.4sccm HiPIMS için değerlendirldi. (Cu/Pt/TiO2: Cu veya TiO2/SiO2/p++Si/Al) yapıları için cam altlık üzerinde 2 fCu ve fCu katkılı DC darbesi ile büyütülrn TiO2 optik soğurma ölçümlerinden bant aralıkları sırasıyla 3.78, 3.6 ve 3.7eV'dir. Katkısız ve 10, 15, 25% Cu katkılı TiO2 olarak memristörün (I-V) karakterleri, TiO2 için simetriktir ve doğrultucu özellik gözlenmezken, Cu katkılı cihazlarda asimetrik. AFM sonuçları, 30nm'lik yüzey morfolojisi üzerinde saf ve (10, 15, 20, 25% 30) Cu katkılı TiO2 için sırasıyla 0.3, 0.41, 0.16 ,0.48, 0.52, 0.77 (Rms) nm pürüzlülük oluştuğu görüldü. Cu oranının 5% az (p++Si/SiO2/Au/Pt/TiO2/Cu/Au) aygıt yapısıdan 250 ̊C'deki ısıl işlemin daha iyi bir performans ile belirgin hesterisiz alanı gözlendi.
Sonuç: Cu katkısı tüm yaptığımız cihazların ince filmler üzerinde; (i) ince filmin kristalleşme üzerinde bir ihmal edilecek etkisi var ve XRD sonuçlar bunu teyit etmektedir; (ii) katkı oranı artığında ince filmlerin band aralığını azalması optik ölçümlerinden anaşıldı ve memristörün elektriksel karakterizasyonuna göre memristörün set gerilimi daha yüksek gerilime kaymaktadır. Ayrıca filament olusumu yüksek gerilimde olduğundan, katkı oranı artışı daha çok akım geçişine sebep olmaktadır; (iii) Pt/TiO2:Cu/p++Si/Al aygıtı için üst kontakt degiştirilerek bakır kullanıldı ve asimetrik I-V ilişkisi gözlendi; (iv) 250 ̊ C'da tavlanan numune az Cu katkılı numunelerde (1.5 ile 3%Cu katkısı) memristive özelliğin belirginleştiyi gözlendi.