Preparation and characterization of graphene samples on atomically smooth surfaces
Atomik boyutta pürüzsüz yüzeylerde grafen örneklerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 295546
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMET BURAK YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Fatih Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 54
Özet
Grafen, karbon atomlarının bal peteği yapısı şeklinde (düzgün altıgenlerden oluşan kristal yapı) örgülenmiş, tek atom kalınlığındaki katman olarak bilinir. Son dönemdeki deneysel gelişmeler mikro-mekanik ayırma yada katmanlara ayırma ve epitaksiyel büyütme yöntemleri kullanılarak tek veya çok katmanlı grafen örneklerinin hazırlanabilmesine olanak vermiştir. Mikro-mekanik ayırma yöntemi SiO2/Si yüzeyleri üzerinde gerçekleştirilirken, epitaksiyel büyütme işlemi SiC ve bazı metal yüzeylerinde yapılmıştır. Bu gelişmeler sonucunda grafenle ilgili deneysel ve teorik araştırmalarda önemli bir artış olmuştur. Grafende, iletkenlik ve valans bantları momentum uzayında birbirine eşdeğer olmayan iki noktada birleşmektedir. Birleşim noktasında enerji momentum bağıntısı doğrusal olup Dirac Konisi adı verilen yapıyı oluşturmaktadır. Grafene duyulan ilginin temelinde bu yapının relativistik kütlesiz fermiyonların özellikleriyle benzeşmesi yatmaktadır. Bu ilginç elektronik yapı, grafeni diğer malzemelerden ayırmakta ve yarım sayı (half-integer) kuantum Hall etkisi ve sıfırdan farklı Berry fazı gibi yeni fiziksel özelliklerin gözlemlenmesine sebebiyet vermektedir.Bu çalışmada hem silika hem de mika yüzeyleri üzerinde peeling yöntemi ile elde edilmiş grafen örneklerinin Raman ve AFM analizlerini inceledik. Silika üzerinde yaptığımız Raman ve AFM ölçümlerinin geçmiş çalışmalarda gösterilen sonuçlarla tutarlı olduğunu gördük. Mikanın atomik olarak pürüzsüz ve çok geniş bir yüzeye sahip olması mekanik soyma yöntemi ile elde edilen grafen yüzeyinin pürüzsüz olmasını sağlıyor. Silika ve mika üzerindeki grafen örneklerinin Raman spektrumlarını kıyas ettik ve silikadakinin aksine mika üzerindeki grafenin 2D modundaki tepe pozisyonunda bir değişiklik gözlemlemedik. Raman spektrumunda tepe noktaların pozisyonlarındaki bazı değişiklikler örnek yüzeyinde veya üstünde bulunan bozukluklar ya da katkılar ile ilişkilendiriliyor. Bizim elde ettiğimiz sonuç katkılanmanın atomik olarak pürüzsüz grafenin tüm yüzeyinde düzenli olduğudur. AFM ölçümlerinde grafen örneklerinin kalınlıklarını ölçmek için kullandığımız kontak moda ek olarak mikanın kendi yüzeyine kıyasla grafenin sürtünme özelliklerini ölçebilmek için yatay kuvvet mikroskobunu da (LFM) kullandık. Grafen üzerindeki sürtünme kuvvetinin mika üzerindeki sürtünme kuvvetinden yaklaşık olarak altı kat daha az olduğunu bulduk. Sonuçlarımız mika üzerindeki grafenin yapı olarak silika üzerindeki grafenden farklı olduğunu ve farklı katkılanmalara sahip olduğunu gösteriyor. Bu gözlemlemeler elektronik taşınım özelliklerinin de farklı olabileceğini ortaya koyuyor.
Özet (Çeviri)
Graphene is a two dimensional carbon monolayer of graphite arranged in a honeycomb lattice. Recent experimental advances have allowed researchers to isolate monolayer and multilayer graphene samples by micro-mechanical cleavage (that is exfoliation from graphite) [1] and epitaxial growth [2]. While micro-mechanical cleavage is performed on SiO2/Si surfaces, epitaxial growth has been achieved on SiC and some metal surfaces. These developments have caused a sudden burst in experimental and theoretical research attention. Much of the interest in graphene derives from the similarity of the energy-momentum relationship of the electrons about to K point in the momentum space to that of relativistic, massless fermions. This peculiar band structure leads to intriguing new phenomena. For instance, a very unusual half-integer quantum Hall effect (QHE) and a non-zero Berry's phase have been discovered in graphene [3,4] and recent photoemission work on this material has revealed interesting features in the electronic structure [5-7].In this work we have performed Raman and AFM study of graphene samples obtained through exfoliation method on both SiO2 and mica substrates. The Raman and AFM measurements performed on SiO2 surfaced were consistent with previous work done on the same substrate. Mica substrates are atomically smooth for large areas and as a result graphene exfoliated on mica also does not have any roughness. We have compared the Raman spectra from graphene on mica and on SiO2 and observed that unlike graphene on SiO2, there is no variation in the 2D-mode Raman peak position for graphene on mica. Such variations are attributed to doping of the sample by the charged impurities. Our result indicates that impurity doping of the atomically smooth graphene is uniform throughout the sample. In AFM measurements in addition to use contact mode AFM for thickness measurements of graphene, we also used lateral force microscopy (LFM) to obtain frictional properties of graphene relative to that of mica. We found that frictional forces on graphene is approximately six times less on graphene than on mica. Our results indicate that graphene on mica is structurally different than graphene on SiO2 and have different impurity doping characteristics. Both of these observations are indications that electronic transport properties will also be different.
Benzer Tezler
- Nanotribological properties of graphene grown by chemical vapor deposition and transferred onto silicon oxide substrates
Kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle büyütülen ve silisyum oksit alttaş üzerine transfer edilen grafenin nanotribolojik özellikleri
TUNA DEMİRBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ZEYYAD BAYKARA
- Grafen içeren biyoaktif cam skafoldların hazırlanması ve in vitro karakterizasyonu
Preparation and in vitro characterization of graphene-containing bioactive glass scaffolds
MERT TÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYLİN MÜYESSER DELİORMANLI
- Grafen-inorganik nanokompozitlerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve gaz sensör özelliklerinin incelenmesi
Preparation and characterization of graphene-inorganic nanocomposites and investigation of gas sensing properties
FİLİZ BORAN
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL ÇETİNKAYA
- MnCo2O4 ile modifiye edilen esnek müstakil grafen kağıt elektrotların hazırlanması, karakterizasyonu ve parasetamol tayininde kullanılması
Preparation and characterization of flexible freestanding MnCo2O4 modified graphene paper electrodes for determination of paracetamol
MURAD SHAFIYEV
- Stirenlenmiş yağ bazlı yüklü membran hazırlama ve karakterizasyonunun incelenmesi
Investigation of styrenated oil based polar membrane preparation and characterization
MEHMET SEMİH BİNGÖL
Doktora
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN NURİ ATA
DOÇ. DR. NESLİHAN ALEMDAR