FAKÜLTEMİZDE ONARIMI BİTEN VE AÇILIŞA HAZIR OLAN BİRİMLER 7: “FİZİK BÖLÜMÜ İLERİ LİTOGRAFİK YÖNTEMLER LABORATUVARLARI”

1933 yılında Üniversite Reformu (Dar-ül Fünun Reformu) ile kurulan  ve ilerleyen yıllarda dünyaca ünlü pek çok Türk ve yabancı bilim insanını bünyesinde barındıran, ülkemizin en eski fen fakültesi olan “İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi” bünyesinde eğitim veren Fizik  Bölümü bugüne kadar pek çok üniversitenin Fizik bölümlerinin kurulmasında temel oluşturmuş ve oluşturmaya devam etmektedir.

Ülkemizin ihtiyaçlarını göz önünde tutarak değişen ve gelişen dünyada ayakta durabilmek, teknolojiye uyum sağlayabilmek için tüm gücümüzle çalışmalarımızı sürdürmekteyiz.  Bu bağlamda Fakültemiz Fizik Bölümü Binaları Rektörlüğümüz Genel Sekreterlik, Yapı İşleri ve Teknik Daire Başkanlığı, İdari ve Mali İşler Daire Başkanlığı olmak üzere Rektörlüğümüzün tüm birimlerinin özverili katkılarıyla onarılmıştır.

İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümüne bağlı olarak eğitim –öğretim ve araştırma faaliyetlerini sürdüren Katıhal Fiziği Anabilim Dalı bünyesinde Fen Fakültesi Fizik Bölümü orta binasında yer alan İLERİ LİTOGRAFİK YÖNTEMLER LABORATUVARLARI’nın restorasyon ve güçlendirme çalışmaları tamamlanmıştır.

İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi faaliyete geçtiği süreden bu güne sınırlı onarımlarla hizmete devam etmiştir. “Türkiye’nin en iyi Fen Fakültesi olma hedefi” ile çıktığımız yolda sağlam adımlarla ilerleyerek yapılan yenilenme çalışmalarıyla büyük bir ivme kazanan İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi son yıllarda yepyeni bir görünüme kavuşmuş, Vezneciler semtinin parlayan bir simgesi haline gelmiştir.

Temel bilimin, toplumların gelişiminde oynadığı büyük rolü özümsemiş bir yönetim anlayışıyla hiçbir fedakarlıktan kaçınmayan Yöneticilerimize ve Fakültemiz Binalarının yenileme çalışmalarında emeği geçen herkese ayrıca teşekkür ederiz.

İLERİ LİTOGRAFİK YÖNTEMLER LABORATUVARLARI

(Laboratuvar Sorumluları: Prof. Dr. Çetin Arıkan & Prof. Dr. Ayşe Erol)

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarları hangi bölüm bünyesinde ne zaman kuruldu?

Fen Fakültesi Fizik Bölümü bünyesinde 2010 Ekim ayında kurulma çalışmaları başladı, aletlerin hemen hepsi alındı. Kurulan bu laboratuvar Kalkınma Bakanlığı’nın 5.200.000 TL ile desteklemiş olduğu bir laboratuvardır. Araştırmacılarından olduğum bu altyapının kurulmasına ilişkin Kalkınma Bakanlığı destekli projenin yürütücüsü Prof. Dr. Çetin Arıkan olup, proje Ocak 2014 yılında tamamlanarak, Fizik Bölümü’ne İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarı kazandırılmıştır.

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarları’nın kurulum amacı nedir?

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarının kurulum amacı, mikro-nanoboyutta elektronik – optoelektronik aygıt fabrikasyonu, nanoboyutta görüntüleme ve manipülasyondur. Bu altyapı projesinin hedeflerine ulaşmak için yapılacak AR-GE çalışmaları, nanoteknoloji konularında ülkenin bilgi birikimini, yetişmiş insan gücünü ve uluslararası rekabet gücünü artırarak ulusal ekonomiye katkıda bulunacaktır. Ülkemizde sınırlı sayıda bu tür bir donanıma sahip üniversite yer almaktadır. Laboratuvar hem yurtiçi hem de yurtdışından kullanıcılara kullanım olanağı sağlayacak ve mevcut Nano- ve Optoelektronik Araştırma Laboratuvarı’nı da destekleyecektir.

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarları’nda yapılan çalışmaların kapsamı nedir?

Bilim ve teknoloji dünyasındaki son gelişmelere bakıldığında ana rol oynayan yarıiletkenler teknolojisinin temelinde, elektronik ve optoelektronik aygıtların boyutlarındaki küçülme yatmaktadır. Modern malzeme büyütme teknikleri, atomik boyutlarla kıyaslanabilen kalınlıklarda, kontrollü, hemen hemen kusursuz ve fiziksel özellikleri istenildiği gibi ayarlanabilen elektronik ve optoelektronik teknolojisinin gereksinimi olan malzemelerin yapılabilmesine olanak tanımaktadır. Atomik kalınlıklarda farklı yarıiletken tabakaların üst üste büyütülmesi ile ortaya çıkan hetero-yapılarda, çok değişik fiziksel ve elektronik olaylar ortaya çıkmaktadır. Bu olaylardan en önemlisi nanoteknolojinin temelini oluşturan kuantum olaylarıdır. Nanometrik boyutlardaki ince tabakalarda, büyütme doğrultusunda ortaya çıkan kuantum olayları, gelişmiş litografik yöntemler ile yine nanometrik boyutlarda nanoteller ve hatta nanonoktacıklar şeklinde küçültülebilmektedir. Böylece, bir doğrultudaki kuantum olayı, ikinci ve üçüncü boyuta da taşınabilmektedir.

Çağımıza adını veren Bilişim ve İletişim teknolojilerinin temelinde yarıiletken malzeme ve aygıtlar yatmaktadır. 1940’lı yılların ikinci yarısında keşfedilen ilk yarıiletken aygıt olan transistörün gelişimine baktığımız zaman dikkati çeken en çarpıcı gelişmenin aygıt boyutlarındaki küçülme olduğu görülür. Bu küçülmenin en önemli sonucu hız ve kapasiteye dayanan performans artışıdır. Bu durum, silisyum teknolojilerine dayalı kişisel bilgisayarların son 10-15 yıldaki gelişimine bakıldığında herkes tarafından açıkça görülebilir. Bu gelişmelerde en önemli etken litografi tekniklerdeki gelişmelerdir. Yani, temelde, kullanılan devre elemanlarının boyutlarındaki küçülmedir.

Yarıiletken teknolojisinin gelişmesine paralel olarak, kristal büyütme tekniklerinde de önemli gelişmeler olmuştur. 1980’li yıllardan başlayarak “Moleküler Işınla Epitaksiyel Kristal Büyütme” (Molecular Beam Epitaxy – MBE), Metal-Organik Kimyasal Buhar Çökeltmesi (Metal-Organic Chemical Vapour Deposition – MOCVD) ve bunların çeşitli varyasyonları olan cihazlardaki gelişmeler, kalınlıkları atomik boyutlarla kıyaslanabilir, hemen hemen kusursuz çok ince tabakalar halinde epitaksiyel kristal büyütme olanağını kazandırmıştır. Bu tekniklerle sadece elementel yarıiletken tabakalar değil, III-V gurubu ve II-VI gurubu elementlerin 2’li, 3’lü, 4’lü ve hatta 5’li bileşiklerinden oluşan, çok değişik fiziksel özelliklere sahip yarıiletken alaşımların büyütülmesi de mümkündür. Epitaksiyel kristal büyütme sistemleri ile farklı yarıiletken malzemelerin, farklı kalınlıklarda üst üste büyütülmeleri ile ortaya çıkan hetero-yapılar günümüzde bilişim, iletişim, sağlık ve savunma sanayilerinde kullanılan elektronik ve optoelektronik pek çok aygıtın temelini teşkil etmektedir. Litografik tekniklerdeki gelişmelere paralel olarak; yarıiletken aygıt boyutlarında küçülmeler olmuş, nanoboyutlarda tasarlanan ve üretilen aygıtların hız ve kapasitelerinde artış meydana gelmiştir.

Epitaksiyel kristal büyütme teknikleri ve ileri litografi teknikleri günümüz nano-bilim ve nano-teknoloji alanlarının ortaya çıkmasında önemli rol oynayan teknolojilerdir. Litografik tekniklere dayalı yarıiletken aygıt üretim süreçleri temiz oda ortamında gerçekleştirilir. Fen Fakültesi Fizik Bölümü’nde İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarları adı ile mevcut Nano ve Optoelektronik Araştırma Laboratuvarları’nın mekanında kurulma çalışmaları sürmekte olan temiz oda 10.000’den 100 sınıfına değişen bir ortamda çalışma olanağı sunmaktadır.

Temiz oda koşullarında litografik teknikler içeren laboratuvarlar, günümüzde yalnız araştırma kurumlarında değil, pek çok gelişmiş ülkenin, hemen hemen her üniversitesinde bulunmaktadır. Pek çok üniversite de mevcut olanaklarını hızla nano-boyutta işlem yapabilecek şekilde yenilemektedir. Bu altyapı projesi kapsamında kurulması talep edilen “İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarları”nın mevcut karakterizasyon laboratuvarlarına ilavesi ile yeni, daha geniş kapsamlı AB projelerinde eşit şartlarda yer alabilmemize, söz sahibi olabilmemize ve rekabet edebilir duruma gelmemize olanak tanımaktadır.

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarı – Focused Ion Beam

Temiz Oda nedir?

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarı’nın bütün cihaz donanımı “temiz oda” adı verilen ortamda yer almaktadır. Yarıiletkenlere dayalı aygıtların (transistör, güneş pili, dedektör, laser, LED) üretiminin yapıldığı ortamın temizliği, üretilen aygıtların performansını etkileyen önemli noktalardan biridir. Bu nedenle üretim yapılan çevrede, havada, duvarda, tavanda tüm yüzeylerde kirleticilerin en az seviyede tutulması gerekmektedir. İnşası, iklimlendirme ve filtrasyon sistemi özel olarak tasarlanmış, hava kalitesinin mükemmel bir şekilde kontrol edildiği ve sabit değerlerde tutulduğu, sürekli pozitif basınç altında tutulan bu odalar “temiz oda” olarak adlandırılır. Temiz oda; sıcaklık, nem, basınç, ortamdaki partikül ve mikroorganizma sayısının kontrol altında tutulduğu odalardır.

Yarıiletken teknolojisinin gelişmesiyle, aygıt üretimi sırasında kusur kontrolünün öneminin anlaşılmasının sonucu olarak temiz oda teknolojisi yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Teknolojik gelişmelere bağlı olarak, yarıiletken malzeme tabanlı aygıtların (yarıiletken laser, ışık yayan diyot, fotodedektörler vb.) boyutlarındaki küçülmeler, bu aygıtların fabrikasyonunun yapıldığı ortamdaki partiküllerin sayısı ve boyutunun kontrolünü gerektirmektedir. Çünkü giderek boyutları küçülen yarıiletken aygıtların üretiminde ortamdaki partikül boyutları aygıt boyutlarıyla kıyaslanabilir hale geldiğinde aygıt performansını olumsuz yönde etkileyecektir. Bu nedenle, etkin ve performansı yüksek aygıt üretiminde yüksek standartlara sahip temiz odalar yarıiletken teknolojisinde önemli bir yere sahiptir.

Temiz oda, içerisindeki havada bulunan parçacık sayısına göre sınıflandırılırlar. Birim ft3 (feet küp) hava başına, partikül büyüklüğü ³ 0,5µm ve daha büyük parçacıkların sayısına göre sınıflandırılır.  Bu koşulları sağlamak için temiz oda içerisinde,  yüksek verimli partikül (HEPA) filtreler ve çok yüksek verimli partikül (ULPA) hava filtreleri kullanılmaktadır. HEPA filtreler temizlik sınıfı 100-100000 arası odalarda, ³ 0.5 µm çapındaki partikülleri %99,97 den % 99,995’e kadar filtreler iken, ULPA filtreler temizlik sınıfı 1-100 olan odalarda, %99,999’dan %99,99995 kadar filtreleyebilmektedir.

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarı bünyesinde kurulan temiz oda, içerisinde ft3 hacim başına içerisinde 0.5 mikron boyutunda olan partikül sayısı 10, 100 ve 1000 olan üç bölümden oluşmaktadır. Eğer fabrikasyonu yapılacak olan örneklerin boyutları mm/nm boyutlarında ise temiz oda şartları gereklidir, aksi taktirde ortamdaki toz vb. kirlilikler üretilen aygıtlardan daha büyük boyutta olacağından aygıt performansına doğrudan etki edecektir. Temiz oda içerisinde çalışanların sayısı ve giysilerle birlikte içeri giren partiküller de temiz oda ortamında kirlilik yaratacaktır. Bu nedenle temiz ortamında aynı anda çalışan kişi sayısında sınırlama vardır ve özel giysilerle temiz odada çalışmalar yürütülür.

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarı

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarları’nın altyapısında hakkında bilgi verir misiniz?

Bu laboratuvarda aygıt üretimi için kimyasal süreçlere dayalı Fotolitografi (ıslak aşındırma) ve iyon/elektron ışınlarına dayalı kuru aşındırma tekniklerinin kullanılmasına olanak veren altyapı mevcuttur. Bu altyapı sayesinde mikro-nano boyutta kontrolle yarıiletken aygıtların üretimi mümkündür. Laboratuvarın olanakları arasında Atomik Kuvvet Mikroskobu (AKM) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (Scanning electron microscobe – SEM) de bulunmaktadır (Ayrıntılı bilgi http://nano-optoelectronics.org)

İleri Litografik Yöntemler Laboratuvarları’nda yapılan çalışmalarla elde edilen sonuçların hangi uygulama alanlarında kullanılabileceği düşünülmektedir?

Günümüz teknolojisinin temelini oluşturan yarıiletkenlere dayalı elektronik, optoelektronik ve sivil ve savunma sanayileri alanları için aygıt (LED, güneş pili, laser, transistör, fotodedektör, yarıiletken yükselteç) tasarımı ve yapımında kullanılabilecektir.

14 Mayıs 2015
1164 defa okundu

İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi
PK 34134 Vezneciler, Fatih/İstanbul
Telefon: 0212 455 57 00, Faks: 0212 519 08 34