DOÇ.DR. NURHAN CANSEVER

Yarıiletken uygulamalar için geleneksel yöntemlerle NiSi üretim koşullarının belirlenmesi Nisi production for semiconductor application by using conventional methods

ÖZET Yaptığımız bu çalışmada, temel yarıiletken uygulamalarının açıklaması ve bu uygulamalarla gelişmiş entegrasyonların oluşturulması, Malzeme Bilimi’ nin incelediği bir perspektifte ele alınmaktadır. Bu amaçla, mikroelektronikte devrelerin ince filmler halinde, üzerinde oluşturulduğu silisyum pulların üretimi ve temel devre üretim prosesleri incelenmektedir. Yüksek yoğunluklu entegrasyonlarda, sığ katkılı bölgelerden oluşan yüksek tabaka direncine çözüm olarak silisitler görülmektedir. Düşük tabaka direnci ve silisyum tüketimi ile, diğer silisitlerden daha iyi özelliklere sahip NiSi oluşumu incelenmiştir. Bu amaçla, Ni – Si fazlarından, Nİ2Sİ, NiSi ve NİSİ2 fazlarının üretim koşullan belirlenerek NiSi için uygun üretim koşullar tespit edilmiştir. Yaptığımız deneysel çalışmada, yüzeyleri elektron ışınıyla buharlaştırma yöntemiyle, 500 Â ve 1000 Â kalınlıklarda kaplanan n tipi, (100) yönelimli silisyum pullar geleneksel tüp fırın ile ısıl işlenmiş ve NiSi üretim koşullan belirlenmiştir. Yapılan literatür araştırmasından NiSi’ in elde edilebildiği sıcaklık aralığı olarak, 350 °C – 750 °C aralığı tespit edilmiş ve bu veriye dayanarak kaplanan numunelere 500 °C ve 600 °C lerde 20 ve 30 dakika ısıl işlem uygulanmıştır. Numunelerde uygulanan XRD analizleri sonucunda, 500 Â saf Ni kaplanan iki numunede NiSi fazına ait pikler tespit edilmiştir. Numunelere dört prob testi ile tabaka direnci ölçümünün yanı sıra taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi de yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Silisidasyon, silisit, salisit, NiSi, RTP xı

Katodik ark PVD yöntemiyle ZrN ve Zr/ZrN kaplamalarının biriktirilmesi

KATOD K ARK PVD YÖNTEM YLE ZrN ve Zr/ZrN KAPLAMALARIN B R KT R LMES Murat ÇALIŞKAN Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, Yüksek Lisans Tezi Günümüzde artan rekabet ortamının beraberinde getirdiği daha düşük maliyetli ve üstün performanslı üretim yapabilme hedefi ve azalan hammadde kaynaklarının paralelinde yüzey teknolojileri diye adlandırılan malzemenin bütünü yerine dış kısmında yapılan geliştirmeleri kapsayan alternatif prosesler git gide önemini arttırmıştır. Geleneksel yöntemlerin ötesinde nanometre boyutunda kaplamaların söz konusu olduğu üstün performanslı kaplamalar genel olarak ince film kaplamalar adı altında toplanmaktadır. 1990’lı yıllardan itibaren önemi katlanarak artan bu tipte kaplamalar içerisinde de en geniş kullanıma sahip olanlar ince nitrür film kaplamalar adı verilen alt gruptur. Bu çalışmada yüzey teknolojileri ve ince film kaplama olgularından bahsedildikten sonra ince nitrür film kaplamaların göreceli en fazla kullanım görenlerinden kısaca bahsedilmiştir. Sektörler bazında ince nitrür filmlerin uygulama alanları ve genişleyen pazar hacimlerinden söz edilmiştir. Son olarak ise ince filmlerin başlıca üretim yöntemi olan buhar biriktirme teknikleri anlatılarak deneysel çalışmalara geçilmiştir. Deneysel çalışmalarda katodik ark fiziksel buhar biriktirme yöntemi kullanılarak ZrN ve Zr/ZrN kaplamalar yüksek hız çeliği ve düşük karbonlu çelik alt malzemeler üzerine biriktirilmiştir. Yapılan kaplamaların X-ışını difraksiyon analizleri gerçekleştirilerek yapıdaki fazlar ve tercihli yönlenmeleri belirlenmiştir. Yine ince film kaplamalarda üstün özelliklerin sağlanmasında kritik noktalardan biri olan filmin alt malzemeye yapışma kabiliyetinin tayini için Rockwell-C indentasyon testi yapılarak filmlerin yapışma özellikleri belirlenmiş ve ilgili diğer çalışmalarla karşılaştırmalar yapılmıştır. Son olarak kaplama kalınlıkları tespit edilerek kaplama kesit görüntüleri tarama elektron mikroskobunda incelenmiştir. Anahtar kelimeler: nce nitrür film kaplamalar, fiziksel buhar biriktirme (PVD), kimyasal buhar biriktirme (CVD), iyon kaplama, ZrN, Zr/ZrN. JÜR : 1. Doç. Dr. Nurhan CANSEVER (Danışman) Kabul Tarihi: 07.10.2005 2. Prof. Dr. Mustafa Ç Ğ DEM Sayfa Sayısı: 92 3. Doç. Dr. Seyfettin ERTURAN

Ark PVD yöntemiyle biriktirilen NbN kaplamalar ve özellikleri Vacuum arc deposited NbN coatings and their properties

ÖZET HSS (yüksek hız çeliği) esaslı kesici takımlar üzerine kaplanan ince seramik filmler, sahip oldukları üstün mekanik ve kimyasal özellikleri (yüksek sertlik, yüksek aşınma dayanımı, düşük sürtünme katsayısı ve yüksek oksidasyon dayanımı) nedeniyle kesici takımların ömürlerinde ve performanslarında büyük artış sağlamaktadırlar. Bu kaplamaları elde etmek için kullanılan yöntemlerden biri olan Ark PVD (fiziksel buhar biriktirme) yöntemi, kaplama biriktirme hızının yüksek olması, iyonizasyon miktarının yüksek olması, düşük altmetal sıcaklıklarında iyi yapışma sağlanması, istenilen bileşimde alaşımların üretilebilmesi gibi avantajlara sahiptir. Bu çalışmada, Ark PVD yöntemi kullanılarak, HSS ve silisyum pul alt malzemeler üzerine, Vbias voltajı dışında tüm parametreler sabit tutularak, üç değişik NbN kaplama yapılmıştır. Daha sonra numunelerin, mikro sertlik, yüzey pürüzlülüğü, kaplama kalınlığı değerleri ölçülmüş, SEM (taramalı elektron mikroskobu) ve ışık mikroskobunda yapılan incelenmiş, X ışını analizleri yapılmıştır. Bu deneyler aracılığıyla NbN kaplamaların özellikleri ve altmetal öngerilim voltaj mm (Vbias) değişiminin bu özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: NbN kaplamalar, Ark PVD yöntemi, Altmetal öngerilim voltajı (Vbias), İnce seramik filmler, Mekanik özellikler x

Daimi mıknatıslı senkron motorun rotor alan yönlendirmeli kontrolü ve pasif filtre ile harmoniklerin azaltılması Rotor field oriented control

KATOD K ARK PVD YÖNTEM YLE ZrN ve Zr/ZrN KAPLAMALARIN B R KT R LMES Murat ÇALIŞKAN Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, Yüksek Lisans Tezi Günümüzde artan rekabet ortamının beraberinde getirdiği daha düşük maliyetli ve üstün performanslı üretim yapabilme hedefi ve azalan hammadde kaynaklarının paralelinde yüzey teknolojileri diye adlandırılan malzemenin bütünü yerine dış kısmında yapılan geliştirmeleri kapsayan alternatif prosesler git gide önemini arttırmıştır. Geleneksel yöntemlerin ötesinde nanometre boyutunda kaplamaların söz konusu olduğu üstün performanslı kaplamalar genel olarak ince film kaplamalar adı altında toplanmaktadır. 1990’lı yıllardan itibaren önemi katlanarak artan bu tipte kaplamalar içerisinde de en geniş kullanıma sahip olanlar ince nitrür film kaplamalar adı verilen alt gruptur. Bu çalışmada yüzey teknolojileri ve ince film kaplama olgularından bahsedildikten sonra ince nitrür film kaplamaların göreceli en fazla kullanım görenlerinden kısaca bahsedilmiştir. Sektörler bazında ince nitrür filmlerin uygulama alanları ve genişleyen pazar hacimlerinden söz edilmiştir. Son olarak ise ince filmlerin başlıca üretim yöntemi olan buhar biriktirme teknikleri anlatılarak deneysel çalışmalara geçilmiştir. Deneysel çalışmalarda katodik ark fiziksel buhar biriktirme yöntemi kullanılarak ZrN ve Zr/ZrN kaplamalar yüksek hız çeliği ve düşük karbonlu çelik alt malzemeler üzerine biriktirilmiştir. Yapılan kaplamaların X-ışını difraksiyon analizleri gerçekleştirilerek yapıdaki fazlar ve tercihli yönlenmeleri belirlenmiştir. Yine ince film kaplamalarda üstün özelliklerin sağlanmasında kritik noktalardan biri olan filmin alt malzemeye yapışma kabiliyetinin tayini için Rockwell-C indentasyon testi yapılarak filmlerin yapışma özellikleri belirlenmiş ve ilgili diğer çalışmalarla karşılaştırmalar yapılmıştır. Son olarak kaplama kalınlıkları tespit edilerek kaplama kesit görüntüleri tarama elektron mikroskobunda incelenmiştir. Anahtar kelimeler: nce nitrür film kaplamalar, fiziksel buhar biriktirme (PVD), kimyasal buhar biriktirme (CVD), iyon kaplama, ZrN, Zr/ZrN. JÜR : 1. Doç. Dr. Nurhan CANSEVER (Danışman) Kabul Tarihi: 07.10.2005 2. Prof. Dr. Mustafa Ç Ğ DEM Sayfa Sayısı: 92 3. Doç. Dr. Seyfettin ERTURAN

Nikel-titanyum şekil bellekli alaşım üretimi ve şekil bellek eğitimi

NİKEL-TİTANYUM ŞEKİL BELLEKLİ ALAŞIM ÜRETİMİ VE ŞEKİL BELLEK EĞİTİMİ Savaş DİLİBAL Metalurji Mühendisliği, Doktora Tezi Şekil bellekli alaşımlar (ŞBA) birçok mühendislik ve tıp alanında fonksiyonel malzemeler olarak başarı ile kullanılmaktadır. Şekil bellekli alaşımların teknolojik önemi, şekil bellek özelliği ve süperelastik özellik göstermelerinden kaynaklanmaktadır. Bu özellikler sıcaklık ve gerilmeye bağlı olarak martenzit ve ostenit fazlarında alaşımda kristal yapı değişimi ile oluşur. Bu çalışmada nikel-titanyum şekil bellekli alaşım üretmek maksadıyla, ticari saflıkta nikel ve titanyum alınarak, faz diyagramında eşatomik yapı oluşturacak şekilde tartılıp oranları ayarlandıktan sonra vakum ark ve vakum indüksiyon ocaklarında 21 döküm yapılmıştır. Başarılı döküm olarak elde edilen NiTi 12-3, NiTi 7-3, NiTi 4-3 ve NiTi 3-2 kodlu alaşımların malzeme karakterizasyonu için DSC analizleri yapılarak martenzitik ve östenitik faz dönüşüm sıcaklıkları tespit edilmiş, değişik büyütmelerde mikro yapıları incelenmiş, Vickers sertlik değerleri tespit edilmiş, X-ışınları kırınımı ile faz analizleri yapılmış ve şekil bellek kapasiteleri şekil bellek eğitimi deneyleriyle incelenmiştir. Üretilen nikel-titanyum alaşımlar içerisinde, vakum ark ocağında zirkonya pota kullanılarak üç defa tekrarlanan dökümle 4mm.x4mm.x65mm boyutlarında üretilen NiTi 12-3 kodlu alaşım, en yüksek oranda şekil bellek özelliği göstermiştir. Alaşımın EDS analizi sonucunda, atomik oran olarak nikel ve titanyum oranları % 50.10 titanyum ve %49.90 nikel olarak bulunmuştur. Yapılan DSC analizinde martenzit ve östenit faz başlangıç ve bitiş sıcaklıkları tespit edilmiştir. Üretilen nikel-titanyum alaşımlara istenilen şekil belleğinin verilmesi için yapılan ısıl işlemler içerisinde en yüksek oranda şekil belleğinin elde edildiği sonuçlar kalıp içerisinde fırına bırakılarak 550ºC’de 10 dakika bekletme ve sonra suda soğutma ısıl işleminden sonra elde edilmiştir. Şekil bellek eğitimi deneylerinde, şekil belleği verilmiş nikel-titanyum alaşım deformasyona uğratıldıktan sonra östenit faz sıcaklığı üzerine ısıtılırken ilk şekline dönüşümü engellenirse, ilk verilen şekle geri dönüşüm belleğini, yüksek oranda kaybettiği görülmüştür. Üretilen NiTi 12-3 kodlu alaşımın şekil bellek eğitimi deneylerinde, geri dönüşüm engellenerek sıcaklık 500ºC üzerine çıkarılırsa alaşımın eski belleğini tamamen kaybettiği tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Şekil Bellekli Alaşımlar, Ni-Ti Alaşımı, Şekil bellek eğitimi JÜRİ: 1. Doç.Dr. Nurhan CANSEVER (Danışman) Kabul Tarihi: 14 .12.2005 2. Prof. Dr. Adnan DİKİCİOĞLU Sayfa Sayısı: 128 3. Prof..Dr. Mustafa ÇİĞDEM 4. Prof.Dr. Adem BAKKALOĞLU 5. Yrd.Doç.Dr. Levent TRABZON

Plazma püskürtme ve uygulama alanları Plasma spraying and applications

ÖZET Plazma püskürtme, ısıl püskürtme yöntemlerinden biridir. Bu çalışmada, APS (Atmosferik plazma püskürtme) araştırılmakla ile beraber diğer ısıl püskürtme yöntemlerine de değinilmiştir. 11 adet plaka şeklinde olan alüminyum alt malzeme, MgO stabilizeli” ZrO2, %8itriyumoksit stabilizeli ZrO2, saf alüminyumoksit, hidroksiapatit, %60Al2O3-%40TiO2, %97Aİ203-%3Ti02, kromoksit-silisyumoksit tozlarıyla, atmosferik plazma püskürtme yöntemi kullanılarak kaplanmış, daha sonra numunelerin mikro sertlik, yüzey pürüzlülüğü, kaplama kalınlığı ölçülmüş, SEM ve optik mikroskopta yapılar incelenmiştir. Bundan başka 4 adet Ni-Al astarlı alt malzemenin, diğer astarsız alt malzemelerle arayüzey ilişkileri kıyas edilmiştir. Astarın yapıda olmasının arayüzey bağlantısını artırdığı bulunmuş, astarlı yapılarda segmentasyon çatlakları astara kadar ulaşamamıştır. Püskürtme esnasında işlem koşullan, tozlar için hazırlanan standartlar kullanılarak yaratılmıştır. Anahtar Kelimeler: Plazma püskürtme, astar, yüzey pürüzlülüğü, APS, segmentasyon çatlakları xıı