Metal oksit ve metal nitrür içeren ultra ince TiNxOy filmlerin x-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS) çalışması

Abstract

Bu tez çalışmasında güneş spektrumunda (0.3 ?m - 2.5?m) yüksek absorbsiyon özellik gösteren TiNxOy soğurucu tabakaların geliştirilmesi amaçlanmıştır. TiNxOy soğurucu filmler, ultra yüksek vakumlu kaplama tekniklerinden biri olan DC Darbeli Magnetron Saçtırma Tekniği kullanılarak farklı kaplama şartlarında yetiştirildi. Yetiştirilen filmlerin kimyasal stokiyometrileri ve kimyasal bağları XPS (X ışını Fotoelektron Spektroskopisi) kullanılarak karekterize edildi ve optik özellikleri, kimyasal stokiyometrilerinin foksiyonu olarak incelendi.XPS ile yapılan stokiyometri çalışmaları, kaplama voltajı artışına karşılık film içerisindeki azot içeriğinin arttığını, oksijen içeriğinin ise azaldığını göstermiştir. Düşük kaplama voltajlarında (50V, 100V) oksijen gaz akışı verilebilecek en alt sınırda (0,13sccm) olmasına karşın oksijenin stokiyometrik oranının yüksek olduğu gözlenmiştir. Buradan oksijenin, nitrojene oranla titanyuma daha reaktif olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca TiNxOy filmlerin yüksek çözünürlüklü XPS spektrumlarına yapılan fitlerden, filmlerin TiN, TiNO, TiO2 ve TiOx bağlarının farklı kombinasyonlarından meydana geldiği gözlenmiştirTiNxOy filmlerin 3 ? m ile 1,1 ? m dalgaboyu aralığındaki optik performansları, optik özelliklerin film içerisinde bulunan bağların etkisinde olduğunu göstermiştir. En yüksek geçirgenlik, içeriğinde en fazla TiO2 bağını bulundurması nedeniyle oksijen zengini TiNxOy filmlerde, en yüksek yansıma ise içeriğinde en fazla TiN bağını bulundurması nedeniyle azot zengini TiNxOy filmlerde gözlenmiştir.

In this thesis it has been aimed to develop TiNxOy layers which show high absorbtion properties in solar spectrum (0,3 ? m-2,5 ? m). TiNxOy absorber films were grown by 'DC Pulsed Magnetron Sputtering' technique with different coating conditions. XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) was used to characterize chemical stoichiometry and chemical bonding of the films. Optical properties of absorbing films were examined as a function of chemical stoichiometry.Stoichiometry studies with XPS have been showed that the oxygen content decreased with applied voltage while nitrogen content increased. Although the lowest limit was given for oxygen in the gas flow, the stoichiometric ratio of oxygen was observed to be higher in lower applied voltage (50V, 100V). This is the result of the higher affinity of oxygen of titanium compared to nitrogen affinity. Morever the fit results of the high-resolution XPS spectra of the films showed that films have been observed to occur in different combination of TiNO,TiN, TiO2 and TiOx bonds.Optical performances of TiNxOy films in the 3 ? m-1,1 ? m wavelengnth region showed that the bond contents of films effect optical properties of the films. The highest transparency were observed in oxygen-rich TiNxOy films as a result of highest TiO2 bond content. Similarly the highest reflection were observed in nitrogen-rich TiNxOy films as a result of highest TiN bond content.