Investigation, modeling and applications feasibility of the thermal crosstalk in High Tc transition edge bolometer arrays

Başlık:Yüksek sıcaklık süperiletken bolometre dizilerinde termal bağlaşımın incelenmesi,modellenmesi ve uygulama olanaklarıYazar:Ali BozbeyŞimdiye kadar yüksek sıcaklık süperiletken geçiş kenarı bolometreleri (GKB) tekpiksellik algılayıcılar olarak kullanılmıştır. Son zamanlarda bazı gruplar 2-4 piksellikyüksek sıcaklık GKB dizileri üzerinde çalışmaktadır. GKB'lerin asıl uygulamaspektrumu uzak kızıl ötesi ve mm dalgaboyları olmasına rağmen, tepki analizi aynıolduğu için ölçümlerimizde pratik nedenlerden dolayı yakın kızılötesi lazer kaynağıkullanılmıştır.Bu çalışmada 4 piksellik YBa2Cu3O7-x geçiş kenarı bolometre dizileri tasarlanıpüretildi. Komşu aygıtlar arasındaki termal bağlaşımın incelenmesi, aygıtlardansadece birisinin lazer ile aydınlatılıp, maskelenmiş diğer aygıtların tepkilerininölçülmesiyle başarıldı. Maske olarak 400 nm gümüş kaplı 0.1 mm kalınlığında camkullanıldı. Maske tarafından kaynaklanabilecek termal etkilerin engellenebilmesi için,maske, aygıtlara değmeden, aygıtların üzerinde serbest duracak şekilde üretildi.Aygıtlar için darbeli lazer kaplama yöntemiyle 200 nm ve 400 nm kalınlıklarında,SrTiO3 ve LaAl2O3 alttaş üzerine yapılmış filmler kullanıldı.Bu tezde, termal bağlaşımın, alttaş maddesi, aygıt tasarımı, YBCO film kalınlığı,çalışma sıcaklığı ve modülasyon frekansı gibi aygıt parametrelerine olan bağımlılığıincelendi. Daha sonra, deney sonuçlarına dayanarak, 2 adet termal model önerildi.Bunlardan birincisi, sadece alttaş üzerinde yatay ısı dağılımını dikkate alan, hızlıtasarım maksatlı kullanılabilecek basit model, ikincisi ise, yatay ve dikey ısı yayılımınıve gümüş maskenin lazeri mükemmel engelleyememesini hesaba katan; dahaayrıntılı tasarım amaçlı ve bağlaşımın daha ayrıntılı incelenmesine olanak verenanalitik modeldir. Son olarak, termal bağlaşımın olası uygulama alanları önerildi vebunların yapılabilirliği gösterildi. Olası uygulama alanı olarak, bağlaşım tepkisininfazını ve büyüklüğünü kullanarak, elektriksel bağlantı yapmadan dizideki birden fazlapikselin tepkilerinin okunmasıdır.Yapılan nitel inceleme bolometre dizileri ile ilgili şimdiye kadar yapılmış en ayrıntılıincelemedir. Önerilen termal model, şimdiye kadar rapor edilenler içinde, deneysonuçlarına uyması, çeşitli aygıt parametrelerinin etkilerini açıklaması ve GKB dizileritasarlamada kullanılabilmesi açısından en güçlü modeldir. Önerilen tepki okumayönteminin ise yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde çok katmanlı tasarımlar yapmanınzorluğu dikkate alındığında, bolometre dizilerinin tepki okuma elektroniklerininkarmaşıklığını azaltmasının önemi anlaşılmaktadır. Bu yöntem bolometre dizilerindeilk defa kullanılmıştır.