CdS üzerine MgF2 temelli yansıma önleyici ince film kaplamaların üretilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Optoelektronik uygulamalarda yansıma kayıplarını önlemek için ince film kaplama çalışmalarından yararlanıldığı bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, farklı kırılma indislerine sahip malzemeler kullanılarak yansıma önleyici ince film yapıların geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) yöntemi kullanılarak, cam alttaşlar üzerine II-IV grubu yarıiletken bileşiği olan Kadmiyum Sülfür (CdS) ve bir toprak alkali metal florürü olan Magnezyum Florür (MgF2) ince filmlerinin büyütülmesi gerçekleştirilmiştir. İnce film yapıların yansıma önleyici özelliklerinin belirlenebilmesi için, cam alttaştan daha yüksek kırılma indisine sahip CdS üzerine, cam alttaştan daha düşük kırılma indisine sahip MgF2 kaplama malzemesi olarak tercih edilmiştir. Farklı kalınlıklarda üretilen çift katmanlı yansıma önleyici ince film kaplamaların yapısal, optik ve morfolojik özellikleri, X-Işınları Kırınımı (XRD), UV-vis spektrofotometre, Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) ve Alan Etkili Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) yardımıyla incelenmiştir. Analizler sonucunda, CdS ince filmler üzerine ikinci katman olarak büyütülen MgF2 ince film yapının optik yansıma kayıplarını görünür bölgede %30'a kadar azalttığı ve buna bağlı olarak geçirgenliği arttırdığı gözlenmiştir. Ayrıca yapılar ayrı ayrı tavlanmış ve tavlamanın optik kayıpları azaltmada etkisinin olup olmadığı araştırılmıştır.

It is known that thin film coating studies are used to prevent reflection losses in optoelectronic applications. In this thesis, it is aimed to develope anti-reflective thin film structures by using materials with different refractive indices. For this purpose, Cadmium Sulfide (CdS) thin film, an II-IV group semiconductor compound, and Magnesium Fluoride (MgF2) thin film, an alkaline earth metal fluoride, are grown on glass substrates using the Physical Vapor Deposition (PVD) method. In order to determine the anti-reflective properties of the thin film structures, MgF2, which has a lower refractive index than the glass substrate, is preferred as the coating material on CdS thin film, which has a higher refractive index than the glass substrate. The structural, optical and morphological properties of double-layer anti-reflective thin film coatings produced in different thicknesses are investigated with X-Ray Diffraction (XRD), UV-vis spectrophotometer, Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) and Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), respectively. As a result of the analyzes, it is observed that MgF2 structure grown as a second layer on CdS thin films is reduced optical reflection losses up to 30% in the visible region and accordingly increased the transmittance. Moreover, the structures are annealed separately and it is investigated whether or not annealing has an effect on reducing optical losses.