TR201921981A2 - Nanoparçacik i̇çeren yüksek kapasi̇tansli kapasi̇tör kapasi̇tor yapisi ve bunun üreti̇m yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Bu buluş, elektronik devre elemanı olan kapasitörler ile ilgili olup, özellikle; kapasitans değerinin en az 3.000 kat artmasını sağlayan, iki adet grafen plaka (2) arasına yerleştirilen yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacık formunda dielektrik malzeme (3) içeren bir yüksek kapasitanslı kapasitör (10) yapısı ve bunun üretim yöntemi ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME NANOPARÇACIK IÇEREN YÜKSEK KAPASITANSLI KAPASITÖR YAPISI VE BUNUN ÜRETIM YÖNTEMI ILGILI TEKNIK ALAN Bu bulus, elektronik devre elemani olan kapasitörler ile ilgili olup, özellikle; kapasitans degerinin en az 3.000 kat artmasini saglayan, iki adet grafen plaka arasina yerlestirilen yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçaoik formunda dielektrik malzeme içeren yüksek kapasitansli kapasitör yapisi ve bunun üretim yöntemi ile ilgilidir. TEKNIGIN BILINEN DURUMU Kapasitörler; elektronik devrelerde, elektrik alan enerjisinin depolanmasini saglayan devre elemanidir. Günümüzde farkli geometride ve kapasitans degerlerine sahip kapasitör devre elemanini, tüketici marketlerinden temin etmek mümkündür. Ancak söz konusu ticari kapasitörlerde, kapasitans degerleri sadece belli degerlere kadar çikabilmektedir. Bu durum; devre tasariminda ve optoelektronik aygit uygulamalarinda önemli dezavantajlar yaratmakta olup; bundan dolayi ilgili teknikte yeni ve verimli kapasitör yapi ve üretim yöntemleri üzerine gelistirme çalismalari sürmektedir. En temel kapasitör yapisi; "A" yüzey alanli iki adet iletken plakanin aralarinda "d" mesafesi olacak sekilde yerlestirilmesi ile elde edilmektedir. Söz konusu temel konfigürasyonda olusturulan siga degeri C=80Ald bagintisi ile hesaplanmakta olup; 80, bos uzayin dielektrik sabiti ve degeri 8,85 x 10'12 Farad/m olmaktadirm. Bir kapasitörün siga degerini yani elektriksel alan enerjisi depolama kapasitesini artirmak için plakalar arasina bosluk yerine bazi dielektrik malzemeler yerlestirilmektedir. Bu durumda ise siga degeri C=K80Ald bagintisi kullanilarak hesaplanmakta olup; K, plakalar arasina yerlestirilen dielektrik malzemenin statik dielektrik sabitini ifade etmektedir. Asagidaki tabloda bazi malzemeler için K ve yasak enerji araliklari (Eg) degerleri verilmistirlzl. K degeri malzemelere göre degismekte olup, asagidaki tablodan görüldügü gibi 3,9 ile 80 arasinda degismektedir. Örnek olarak; silikon dioksit (SICg) dielektrik malzemesi kullanilarak üretilen bir kapasitörün siga degeri, bosluk durumuna göre K=3,9 kat daha büyük olmaktadir. li' Eg (eV) 5103 3.9 9 .›\13();i, SJ htb' T2130', '22 LI 1.21303 30 li Tablo 1. Bazi dielektrik malzemelerin dielektrik sabitleri ve yasak enerji degerleri. Yukaridaki tabloda verilen dielektrik malzemeler ve dielektrik sabitleri belli bir aralikta sinirlidir. Bu durum bahsi geçen dielektrik malzemeler kullanilarak üretilen kapasitörün kapasitans degerini belli aralikta sinirlamaktadir. Baska bir deyisle; tabloda (Tablo 1.) görülen K degerleri, dielektrik kullanilarak üretilecek kapasitör devre elemaninin kapasitans degerlerinin sinirli oldugunu göstermektedir. Bununla birlikte; optoelektronik aygit uygulamalarinda yüksek elektrik alan enerjisi depolayan kapasitör devre elemanlarina olan ihtiyaç sürmekte olup, günümüzde halen yüksek kapasitans degerlerine sahip kapasitör gelistirmek için yapilan çalismalar devam etmektedir. Gelisen malzeme teknolojisinde nanoparçaciklar, nanomalzemelerin temelini olusturmakta olup; boyutlari 100 nm ve altinda olan tozlar olarak adlandirilmaktadir. Nano ölçek boyutuna inildikçe malzemenin kuantum boyut etkilerinin ön plana çiktigi, elektronik yapisinin boyut bagimliliginin ve yüzey alaninin hacime oraninin yüksek olmasi nedeniyle nanomalzemenin, kütlesel malzeme davranislarina kiyasla benzersiz özellikler sergiledigi bilinmektedirm. Nanoparçaciklar sergiledikleri olaganüstü özellikleri sayesinde biyomedikal ve tip alaninda MRI zitlik ajani, dental implant malzemeleri, ortopedi, biyo-görüntüleme ve hedefe yönelik ilaç tasariminda; enerji ve katalizör alaninda seramik membran, yakit pilleri, lityum iyon pilleri, fotokatalizörler ve günes pillerinde; elektronik, optoelektronik ve manyetik alaninda ise sensörler, transistörler, elektro-iletken kaplamalar, manyetik akiskan contalar, çoklu tabanli seramik kondansatörler, optik fiberler gibi pek çok üründe basarili sekilde kullanilmaktadirlsl. Önceki teknikte yapilan arastirmalar sonucunda geleneksel olarak kapasitör yapisinda ince film formundaki dielektrik malzemelerin kullanildigi görülmektedir. Ancak asagida ayrintili açiklamasi verilen bulus kapsaminda gelistirilen kapasitör yapisinda; söz konusu ince film yerine nanoparçacik kullanilmasi sayesinde çok yüksek kapasitans degerine ulasildigi görülmektedir. Yüksek kapasitans degerine sahip kapasitörde depo edilen elektrik alan enerjisinin çok yüksek degerlere ulasilabilmesine olanak saglamaktadir. Bu durumu, nanoparçacik formundaki Si02 dielektrik malzemesi üzerinden açiklamak mümkündür. Film formundaki Si02 dielektrik malzemesinin dielektrik sabiti 3,9 iken, ayni malzemenin 50-80 nm boyutundaki nanoparçacik formunun dielektrik sabiti 13.000 degerine ulasmaktadir. Bu sonuç Si02 nanoparçaciklar kullanilarak üretilen kapasitörün kapasitans degerinin, SiOg ince fiImIi kapasitörün kapasitans degerinin yaklasik 3.300 kati oldugunu göstermekte olup; bu deger günümüzde üretilen süper kapasitör degerlerinden de yüksek olmaktadir. patent dokümaninda, çok yüksek kapasitans degerine sahip film kapasitör yapisi ve bunun üretim yöntemi anlatilmaktadir. Ancak yapida kullanilan dielektrik malzemeler, film formunda olup, dielektrik sabitleri asagida ayrintili açiklamasi verilen bulusta kullanilan nanoparçaciklara göre oldukça düsük olmaktadir. Buna bagli olarak da kapasitans degeri. istenilen düzeylere çikamamaktadir. Buna ek olarak; söz konusu bulusta açiklanan kapasitör yapisi karmasik ve üretim maliyeti yüksektir. Bu dezavantajlardan dolayi; yukarida verilen dokümanda yer alan kapasitör yapisi yüksek kapasitans degeri gerektiren uygulamalarda tercih edilmemektedir. patent dokümaninda metal-yalitkan-metal (MYM) tipi kapasitör yapisi anlatilmaktadir. Bu kapasitörün kapasitans degerini artirmak Için metaller arasina yerlestirilen dielektrik malzemenin büyütülmesine bagli olarak olusan çatlaklar ya da kristal kusurlardan kaynaklanan kapasitans degerlerinin düsmesi sorununun yok edilmesi ya da azaltilmasi amaçlanmaktadir. Ancak dielektrik malzemenin tamamen kusursuz büyütülmesi durumunda dahi dielektrik sabiti nanoparçaciklarin dielektrik sabitinden çok daha küçük oldugundan, asagida ayrintili açiklamasi verilen bulusta oldugu gibi depolanan elektrik alan enerjisinin çok yüksek degerlere çikmasi saglanamamaktadir. Teknigin bilinen durumunda yer alan ve yukarida açiklanan doküman isiginda yüksek kapasitans degerlerine sahip kapasitör gelistirilmesine karsin plakalar arasina yerlestirilen film formunda dielektrik malzemelerin dielektrik sabitinin nanoparçaciklar ile karsilastirildiginda oldukça düsük olmasi nedeni ile istenilen kapasitans degerlerine ulasilamadigi görülmektedir. Sonuç olarak, yukarida deginilen dezavantajlari ortadan kaldiracak ve teknige çözüm getirecek yeni bir kapasitör yapisi ve bunun üretim yöntemine gereksinim duyulmaktadir. Teknigin Bilinen Durumunda Kullanilan Makaleler BULUSUN AMACI VE BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Bu bulus, elektronik devre elemani olan kapasitörler ile ilgili olup, özellikle; depo edilen elektrik alan enerjisinin en az 3.000 kat artmasini saglayan iki adet grafen plaka arasina yerlestirilen yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacik formunda dielektrik malzeme içeren yüksek kapasitansli kapasitör yapisi ve bunun üretim yöntemi ile ilgilidir. Bu bulusun öncelikli amaci; iki adet grafen plaka arasina yerlestirilen yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacik formunda dielektrik malzeme içeren bir yüksek kapasitansli kapasitör üretim yöntemi saglamaktir. Bulusun baska bir amaci; depo edilen elektrik alan enerjisinin en az 3.000 kat artmasini saglayan bir yüksek kapasitansli kapasitör yapisi ve bunun üretim yöntemi gelistirmektir. Bulusun diger bir amaci ise basit, sade ve düsük üretim maliyeti olan bir yüksek kapasitansli kapasitör yapisi saglamaktir. Bu bulus, yukarida sözü edilen ve asagidaki ayrintili anlatimdan anlasilacak tüm avantajlari gerçeklestirmek üzere mevcut bulus; kapasitans degerinin en az 3.000 kat artmasini saglayan yüksek kapasitansli kapasitör yapisi olup, özelligi; bir alttas, bu alttas üzerine birbirine belirli bir "d" mesafesinde konumlandirilan ve paralel olarak transfer edilen bir ya da iki atomik tabaka içeren iki adet grafen plaka, iki adet grafen plakanin arasina yerlestirilen yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacik formunda dielektrik malzeme, her bir grafen plaka üzerine kaplanan toplam iki adet metal yüzey ve her bir metal yüzey üzerine tutturulan ve elektriksel iletimi saglayan toplam iki adet kontak teli içermektedir. Bu bulusta; belirtilen unsurlari içeren yüksek kapasitasli kapasitörün üretim yöntemi de ayrintili olarak açiklanmaktadir. Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atiflar yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir ve bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Bulus konusu nanoparçacik içeren yüksek kapasitansli kapasitör yapisi ve bunun üretim yöntemine iliskin adimlar ekli sekillerde gösterilmis olup bu sekillerden: Sekil 1. Bulus konusu yüksek kapasitansli kapasitör yapisina iliskin örnek bir üstten görünümdür. Sekil 2. Bulus konusu yüksek kapasitans degerine sahip kapasitör yapisina iliskin örnek bir kesit görünümdür. Sekillerdeki parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir. kapasitör (10) grafen plaka (2) dielektrik malzeme (3) metal yüzey (4) kontak teli (5) BU LUSUN AYRINTILI AÇIKLAMASI Bu bulus, elektronik devre elemani olan kapasitörler ile ilgili olup, özellikle; depo edilen elektrik alan enerjisinin (kapasitans degeri) en az 3.000 kat artmasini saglayan iki adet grafen plaka (2) arasina yerlestirilen nanoparçacik formunda yüksek dielektrik sabitine sahip dielektrik malzeme (3) içeren yüksek kapasitansli kapasitör (10) yapisi ve bunun üretim yöntemi ile ilgilidir. Sekil- 1'de bulus konusu kapasitör (10) yapisina iliskin örnek bir üstten görünüm verilmektedir. Bu bulusta; yüksek miktarda elektriksel yük ve buna bagli olarak çok yüksek miktarda elektrik alan enerjisi depolayabilen yüksek kapasitansli kapasitör (10) yapisi anlatilmakta olup; Sekil - 2'de bulus konusu kapasitör (10) yapisina iliskin örnek bir kesit görünüm verilmektedir. Bu kapasitör (10) yapisi; bir alttas (1) ve bu alttas (1) üzerine belirli bir "d" mesafesinde konumlandirilan iki adet grafen plaka (2), iki adet grafen plakanin (2) arasina yerlestirilen nanoparçacik formunda dielektrik malzeme (3), her bir grafen plaka (2) üzerine kaplanan toplam iki adet metal yüzey (4) ve her bir metal yüzey (4) üzerine tutturulan toplam iki adet kontak teli (5) içermektedir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda adi geçen alttas (1) tercihen (001) yönelimli tercihen safir (AI203) olup, 450 um kalinlikta ve sadece ön yüzeyi ya da her iki yüzeyi parlatilmis olmaktadir. Bulusun genel uygulamalarinda alttas (1) olarak silikon (Si) malzemesi üzerine tercihen atomik tabaka biriktirme (atomic layer deposition-ALD) yöntemi ile büyütülen silikon dioksit (SiOg) kullanilmakta olup, 500 pm kalinliga sahip olan (100) ya da (111) yönelimli kübik kristal fazda, n-tipi ya da p-tipi katkili Si malzemesi üzerine tercihen 300 nm kalinliginda büyütülen 8i02 bulunmaktadir. Bulusun genel uygulamalarinda Si alttas (1) üzerine plazma destekli kimyasal biriktirme yöntemi (plasma enhanced Chemical vapour deposition-PECVD) ile büyütülen Si02 malzemesinin kalinligi 250-350 nm olmaktadir. Bulusun genel uygulamalarinda SiOz yerine ayni kalinlik degerlerine ve ayni büyütme teknigi ile büyütülen silikon nitrat (SixNy), hafniyum oksit (HfO2) ve titanyum oksit (TIOz) malzemelerinde kullanilmaktadir. Bulusta bu alttas (1) üzerine birbirine belirli bir "d" mesafesinde konumlandirilan ve paralel olarak transfer edilen iki adet grafen plaka (2) bulunmakta olup; her bir grafen plaka (2), bir ya da iki adet atomik tabaka içermektedir. Bu bulusta tercihen bakir (Cu) olmak üzere nikel (Ni), paladyum (Pd), iridyum (lr) ya da rutenyum (Ru) metali üzerine kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile büyütülen iki adet grafen plaka (2) kullanilmaktadir. Her bir grafen plaka (2), bulus konusu kapasitör (10) yapisinda iletken plaka olarak kullanilmaktadir. Bulusta anlatilan kapasitör (10) yapisinda; adi geçen alttas (1) üzerine transfer edilen ve birbirlerine göre belli bir "d" mesafesinde konumlandirilan iki adet grafen plaka (2) arasina yerlestirilen yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacik formunda dielektrik malzeme (3) bulunmaktadir. Bu bulusun en önemli unsuru olan dielektrik malzeme (3) nanoparçacik formunda olup; nanoparçacik formunun sahip oldugu yüksek dielektrik sabiti sayesinde bulus konusu yüksek kapasitansli kapasitörün (10) kapasitans degerinin en az 3.000 kat artmasi saglanmaktadir. Bulusta dielektrik malzeme (3) olarak tercihen SI02 kullanilmakta olup; bulusun genel uygulamalarinda safir (AI203), titanyum dioksit (TiOz) ve hafniyum dioksit (HfOz) malzemelerinden üretilen nanoparçaciklar kullanilmaktadir. Söz konusu dielektrik malzemenin (3) çapi tercihen 50 nm olup, bulusun genel uygulamalarinda 20-70 nm araliginda olmaktadir. Sekil- 2'de gösterilen bulusa konu olan yüksek kapasitansli kapasitör (10) yapisinda her bir grafen plakanin (2) üzerine kaplanan bir adet metal yüzey (5) bulunmaktadir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda yer alan metal yüzey (4) 70-90 nm kalinliginda altin (Au) olup; bulusun genel uygulamalarinda 5/95 ya da 25175 nm kalinliginda paladyum/altin (Pd/Au), 18/80 nm kalinliginda nikel/altin (Ni/Au), 80-110 nm kalinliginda gümüs (Ag), /55 nm kalinliginda altin/alüminyum (Au/AI) ve 20/50 nm kalinliginda Ni/AI formunda verilen metal malzemeler kullanilmaktadir. Her bir metal yüzey (4) üzerine tutturulan elektriksel iletimi saglayan birer adet olmak üzere toplam iki adet kontak teli (5) bulunmaktadir. Söz konusu kontak telinin (5) malzemesi yüksek iletkenlik degerine sahip olan tercihen gümüs (Ag) ya da altin (Au) olmaktadir. Adi geçen metal yüzey (4) iletken özelligi istenen elektriksel iletimin grafen plaka (3) ile kontak teli (5) arasinda gerçeklesmesini saglamaktadir. Bu bulusta yüksek miktarda elektriksel yük ve buna bagli olarak yüksek miktarda elektrik alan enerjisi depolayabilen, kapasitans degerinin en az 3.000 kat artmasini saglayan yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi anlatilmakta olup; bulus konusu üretim yönteminin islem adimlari su sekildedir: - bir alttas (1)temin edilir, - bu alttas (1) üzerine, birbirine belirli bir "d" mesafesinde konumlandirilan bir ya da iki atomik tabaka içeren iki adet grafen plaka (2) birbirine paralel olarak transfer edilir, - iki adet grafen plakanin (2) arasina yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacik formunda olan dielektrik malzeme (3) yerlestirilir, - her bir grafen plakanin (2) üzerine isil buharlastirma yöntemi ile elektriksel baglantiyi saglayan kontak tellerinin (5) tutturulmasi Için bir metal yüzey (4) kaplanir ve - her bir metal yüzey (4) üzerine bir adet iletken kontak teli (5) tutturulur. ve sadece ön yüzeyi ya da her iki yüzeyi parlatilmis olmaktadir. Bulusun genel uygulamalarinda alttas (1) olarak silikon (Si) malzemesi üzerine tercihen atomik tabaka biriktirme yöntemi ile silikon dioksit (SiOg) büyütülmekte olup, 500 um kalinliga sahip olan (100) yönelimli ya da (111) yönelimli kübik kristal fazda, n-tipi ya da p-tipi katkili Si malzemesi üzerine tercihen 300 nm kalinliginda Si02 büyütülmektedir. Bulusun genel uygulamalarinda Si alttas (1) üzerine plazma destekli kimyasal biriktirme yöntemi ile Si02 malzemesi büyütülmekte olup, bu Si02 malzemesinin kalinligi 250-350 nm olmaktadir. Bulusun genel uygulamalarinda SI02 yerine ayni kalinlik degerlerine ve ayni büyütme teknigi ile büyütülen silikon nitrat (SixNy), hafniyum oksit (Hf02) ve titanyum oksit (TIOz) malzemelerinde kullanilmaktadir. Bulusta; bu alttas (1) üzerine iletken plaka olarak kullanilan ve birbirine belirli bir "d" mesafesinde konumlandirilan iki adet grafen plaka (2) birbirine paralel olarak transfer edilmekte olup; her bir grafen plaka (2), bir ya da iki adet atomik tabaka içermektedir. Bulusta yer alan her bir grafen plaka (2) kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile tercihen bakir (Cu) metali üzerine büyütülmekte olup; bulusun genel uygulamalarinda nikel (Ni), paladyum (Pd), iridyum (Ir) ya da rutenyum (Ru) metali üzerine büyütülmektedir. Grafen sentezinde (büyütmesinde) alttas olarak poIi-kristal bakir folyo kullanilmaktadir. Bakir folyonun kalinligi tercihen 25 um olup, bulusun genel uygulamalarinda 20-35 pm kalinlikta olmaktadir. Grafen plaka (2) büyütme isleminde ilk olarak alttas yüzeyi, olasi kirliliklerden arindirmak için proponal, aseton ve saf su ile temizlenir. Kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile grafen sentezinde üç bölgeli ve alti gaz akis kanalina sahip bir firini kullanilmaktadir. Bu firinin içinde bulunan kuartz tüp tercihen 15 cm çap ve 75 cm uzunlukta olup, büyütmenin yapildigi firin bölgesi yaklasik 20 cm boyundadir. Söz konusu grafen sentezi sirasinda yapilan büyütme isleminde karbon kaynagi olarak (Hz) gazi kullanilmakta olup; büyütme sürecinde tavlama ve büyütme süreleri degistirilerek tek katmanli homojen grafen sentezi gerçeklestirilmektedir. Grafen plaka (2) büyütme isleminde kullanilan gazlarin ve akis oranlari, basinç, sicaklik degerleri ayarlanir ve sabit tutulur. Büyütme isleminde kullanilan CH4 gazi ve Hz gazinin akis orani sirasiyla 28 dki'cm3 ve 22 dk/cm3 olmaktadir. Büyütülen iki adet grafen plaka (2); birbirine, istenilen kapasitans degerine göre belirlenen bir "d" mesafesinde konumlandirilarak adi geçen alttas (1) üzerine islak transfer yöntemi ile transfer edilmektedir. Bulusta anlatilan kapasitör (10) yapisinda adi geçen alttas (1) üzerine transfer edilen ve birbirlerine göre belli bir "d" mesafesinde konumlandirilan iki adet grafen plaka (2) arasina yüksek dielektrik sabitine sahip dielektrik malzeme (3) yerlestirilmektedir. Bu bulusun en önemli özelligi kullanilan dielektrik malzeme (3) nanoparçacik formunda olmasi olup; nanoparçacik formunun sahip oldugu yüksek dielektrik sabiti sayesinde bulus konusu kapasitörün (10) kapasitans degerinin yaklasik 3.000 kat artmasi saglanmaktadir. Bulusta adi geçen dielektrik malzeme (3) tercihen Si02 olmak üzere, bulusun genel uygulamalarinda safir (AI203), titanyum dioksit (TIOz) ve hafniyum dioksit (HfOz) dielektrik malzemelerinden üretilen nanoparçaciklardan olusmaktadir. Bulusta kullanilan her bir nanoparçacik formundaki dielektrik malzemenin (3) çapi tercihen 50 nm olup, bulusun genel uygulamalarinda 20-70 nm araliginda olmaktadir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda dielektrik malzeme (3) olarak kullanilan Si02 nanoparçaciklar, Stöber yöntemi ile elde edilmektedir. Nanoparçacik elde etme isleminde ilk olarak 9.5 M su 0,9 M amonyum hidroksit (NH4OH) çözeltileri 200 mL etanol içerisinde karistirilmakta olup, azot gazi (N2) altinda 65°C'ye isitilir. Elde edilen çözeltiye eklenerek 800 rpm'de 1 saat boyunca karistirilir. Olusan nanoparçaciklar santrifüj ile 10.000 rpm"de ayristirilir, ardindan üç defa etanolzsu (1:1) karisiminda yikanip, 40°C'de vakum etüvünde kurutulur. Son olarak, elde edilen Si02 nanoparçaciklarin boyutlari taramali elektron mikroskobu (SEM) ile belirlenir. Sekil - 2"de gösterilen bulusa konu olan yüksek kapasitansli kapasitör (10) yapisinda her bir grafen plakanin (2) üzerine elektriksel iletimi saglayacak tellerinin tutturulmasi için gereken iletken tabaka görevi gören bir metal yüzey (4) kaplanir. Bulusta toplam iki adet metal yüzey (4) bulunmakta olup, her bir metal yüzey (4) isil buharlastirma yöntemi ile kaplanmaktadir. Bu kaplama isleminde tercihen altin (Au) metali kaplanmakta olup; kaplama basinci 1-3 mbar ve kaplama kalinligi 70-90 nm kalinliginda olmaktadir. Bulusun /55 nm ve 20/50 nm olan paladyum/altin (Pd/Au). nikel/altin (Ni/Au), gümüs (Ag), altin/alüminyum (Au/AI) ve Ni/Al metalleri kullanilmaktadir. Bu asamada herhangi bir isil tavlama islemi yapilmamaktadir. Her bir metal yüzey (4) üzerine elektriksel baglantiyi saglamak için iletken bir adet kontak teli (4) tutturulmaktadir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda iletken olan kontak teli (5), yüksek iletkenlik degerine sahip gümüs (Ag) olup, genel uygulamalarda altin (Au) metali de olmaktadir. TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER Kapasitans degerinin en az 3.000 kat artmasini saglayan yüksek kapasitansli kapasitör (10) yapisi olup, özelligi; - biralttas (1), - bu alttas (1) üzerine birbirine belirli bir “d” mesafesinde konumlandirilan ve paralel olarak transfer edilen bir ya da iki atomik tabaka içeren iki adet grafen - iki adet grafen plakanin (2) arasina yerlestirilen yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacik formunda dielektrik malzeme (3), - her bir grafen plaka (2) üzerine kaplanan toplam iki adet metal yüzey (4) ve - her bir metal yüzey (4) üzerine tutturulan ve yüksek iletkenlik degerine sahip, elektriksel iletimi saglayan toplam iki adet kontak teli (5) içermesi ile karakterize edilmesidir. Istem 1'deki gibi bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; adi geçen sadece ön yüzeyi ya da her iki yüzeyi parlatilmis olmasidir. Istem 1'deki gibi bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; adi geçen ya da p-tipi katkili Si malzemesinin üzerine büyütülen tercihen 300 nm olan 250-350 nm kalinlikta SIOz, silikon nitrat (SixNy), hafniyum oksit (Hf02) ya da titanyum oksit (Ti02) malzemesi olmasidir. Istem 1'deki gibi bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; adi geçen grafen plakanin (2), tercihen bakir (Cu) olmak üzere nikel (Ni), paladyum (Pd), iridyum (Ir) ya da rutenyum (Ru) metali üzerinde bulunmasidir. Istem 1'deki gibi bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; adi geçen dielektrik malzemenin (3), tercihen 8i02 olup; safir (AI203), titanyum dioksit (TIOz) ve hafniyum dioksit (HfOz) malzemelerinden üretilen nanoparçaciklardan olusmasidir. Istem 1 veya 5'teki gibi bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; adi geçen dielektrik malzeme (3) çapinin tercihen 50 nm olup, 20-70 nm olmasidir. Istem 1'deki gibi bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; adi geçen metal kalinliginda paladyum/altin (Pd/Au), 18/80nm kalinliginda nikel/altin (Ni/Au), 80- 110nm kalinliginda gümüs (Ag), 25/55nm kalinliginda altin/alüminyum (Au/AI) ve 20/50nm kalinliginda Ni/AI metal malzemeleri olmasidir. Istem 1'deki gibi bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; adi geçen kontak telinin (5) tercihen gümüs (Ag) ya da altin (Au) olmasidir. Kapasitans degerinin en az 3.000 kat artmasini saglayan yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; - bir alttas (1) temin edilmesi, - bu alttas (1) üzerine, birbirine belirli bir “d“ mesafesinde konumlandirilan bir ya da iki atomik tabaka içeren iki adet grafen plaka (2) birbirine paralel olarak islak transfer yöntemi ile transfer edilmesi, e iki adet grafen plakanin (2) arasina yüksek dielektrik sabitine sahip nanoparçacik formunda olan dielektrik malzeme (3) yerlestirilmesi, e her bir grafen plakanin (2) üzerine isil buharlastirma yöntemi ile elektriksel baglantiyi saglayan kontak tellerinin (5) tutturuldugu bir metal yüzey (4) kaplanmasi ve - her bir metal yüzey (4) üzerine bir adet iletken kontak teli (5) tutturulmasi islem adimlarini içermesi ile karakterize edilmesidir. Istem 9'a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen alttasin (1) tercihen safir (AI203); silikon (Si) üzerine büyütülen silikon dioksit (SiOz), silikon nitrat (SixNy), hafniyum oksit (HfO2) ya da titanyum oksit (TIOz) olmasidir. Istem 9 veya 10”a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen alttasin (1) tercihen (001) yönelimli tercihen safir (AI203) olup, 450 pm kalinlikta ve sadece ön yüzeyi ya da her iki yüzeyi parlatilmis olmasidir. Istem 9 veya 10”a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, yönelimli kübik kristal fazda, n-tipi ya da p-tipi katkili Si malzemesi üzerine tercihen 300 nm kalinliginda Si02, SixNy, Hf02 ya da Ti02 büyütülerek temin edilmesidir. Istem 9 veya 12'ye göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen alttasta (1) Si üzerine plazma destekli kimyasal biriktirme yöntemi ile 250-350 nm kalinliginda Si02 malzemesi büyütülmesidir. Istem 9'a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen iki adet grafen plaka (2) kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile tercihen bakir (Cu) metali üzerine büyütülmekte olup; nikel (Ni), paladyum (Pd), iridyum (Ir) ya da rutenyum (Ru) metali üzerine büyütülmektedir. Istem 9 veya 14'e göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen grafen plaka (2) büyütme isleminde karbon kaynagi olarak hidrojen (Hz) gazi kullanilmakta olup; CH4 gazi ve Hz gazinin akis orani sirasiyla 28 dki'cm3 ve 22 dki'cm3 olmaktadir. istem 9, 14 veya 15'e göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; grafen plaka (2) büyütme isleminde büyütme yapilan bölgesi yaklasik 20 cm boyunda olan, tercihen 15 cm çap ve 75 cm uzunlukta kuartz tüp içeren, üç bölgeli ve alti gaz akis kanalina sahip bir firin kullanilmasidir. Istem 9 veya 14”e göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen grafen plaka (2) büyütme isleminde alttas olarak poIi-kristal bakir folyo kullanilmasi olup; bu alttas kalinliginin tercihen 25 pm, 20-35 pm olmasidir. Istem 14'e göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen grafen plaka (2) büyütme isleminde ilk olarak alttas yüzeyindeki olasi kirliliklerin proponal, aseton ve saf su ile temizlenmesidir. istem 9'a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen dielektrik malzemenin (3), tercihen 3102 olup; safir (AI203), titanyum dioksit (TIOz) ve hafniyum dioksit (Hf02) malzemelerinden üretilen nanoparçaciklardan olusmasidir. istem 9 veya 19'a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) olup, özelligi; dielektrik malzeme (3) çapinin tercihen 50 nm olup, 20-70 nm araliginda olmasidir. . Istem 9'a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen dielektrik malzemenin (3) Stöber yöntemi ile elde edilen nanoparçaciklardan olusmasidir. istem 9 veya 21'e göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen Stöber yönteminde ilk olarak 5 M su ve 0,9 M amonyum hidroksit (NH4OH) çözeltilerinin altinda 65°C isitilmasi olup; elde edilen çözeltiye eklenip 800 rpm'de 1 saat boyunca karistirilarak nanoparçaciklar olusturulmasidir. Istem 22”ye göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; olusturulan nanoparçaciklarin santrifüj ile 10.000 rpm'de ayristirildiktan sonra üç defa etanolzsu (1 :1) karisiminda yikanip, 40°C'de vakum etüvünde kurutulmasidir. Istem 9'a göre bir yüksek kapasitansli kapasitör (10) üretim yöntemi olup, özelligi; adi geçen iki adet metal yüzey (4) kaplama isleminde tercihen altin (Au) metali kaplanmasi olup; kaplama basinci 1-3 mbar ve kaplama kalinliginin 70-90 nm olmasidir. TR TR