Zifir-altın kaplamalı soğutmasız bolometrelerin optik modellenmesi

Mikrobolometre temelli soğutmasız kızılötesi kameralar endüstride, sivil ve askeri uygulamalarda her geçen gün daha çok kullanılmaya başlanmaktadır. Algılayıcılık değerlerinin yükselmesi ile bu kameralar, bakımı ve kullanımı çok zor, aynı zamanda da maliyeti oldukça yüksek olan soğutmalı kameraların yerini almaya başlamıştır. Soğutmasız kameraların pazar payı her geçen gün büyüdüğünden mikrobolometre teknolojisine gösterilen ilgi de artmaktadır. Bu ilginin temel hedefi üretim maliyetlerini düşürmektir. Maliyeti azaltmak için ise CMOS işlemler ile üretilebilen hidrojenize edilmiş amorf silikon (a-Si:H) teknolojisine dayanan algılayıcı tabakalar kullanılmaktadır. Ancak bu materyalin düşük kızılötesi emiciliğe sahip olması ek bir emici tabaka kullanımını gerektirmektedir. Literatürde var olan yapılarda CMOS işleme uygun emici tabaka olarak silisyum dioksit ve silisyum nitrür gibi materyaller kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında ise a-Si:H algılayıcı katman üzerine hem orta hem de uzun kızılötesi bandında emiciliği çok yüksek olan zifir-altın kaplamanın uygulanabilirliği değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmeyi yapabilmek için mikrobolometrenin tüm katmanlarının optik modellemeleri elde edilmiştir. Ek olarak elde edilen bu model aracılığıyla çok katmanlı bir mikrobolometrenin istenilen bantta kızılötesi emiciliği hesaplanmıştır. Mikrobolometrenin algılayıcılık ve ısıl zaman sabiti gibi performans parametrelerinin ölçümü için sanal bir test ortamı kurulmuştur. Bu sanal test ortamında a-Si:H üzerine zifir-altın, silisyum dioksit, silisyum dioksit ve silisyum nitrür ikilisi gibi emici tabakalar kaplanarak karşılaştırmalı testler yapılmıştır. Bu çalışmada saniyede 30 kare yakalayacak hıza sahip bir tasarımda zifir-altın kaplamalı mikrobolometre yapısının parametreleri belirlenmiştir. Çalışma sonucunda ise zifir-altın kaplamanın diğer kaplamalardan 5 kat daha yüksek algılayıcılık değerlerine sahip olduğu gösterilmiştir.