Sn bazlı yarı iletken malzemelerin ilk prensipler yöntemi ile fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physical properties of Sn based semiconductor materials by first principles techniques
- Tez No: 410011
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN HUSEYİN KART
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Bu çalışmada Sn (kalay) bazlı yarı iletken malzemelerin fiziksel özellikleri ab initio simülasyon yöntemi ile incelenmiştir. İlk prensipler yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) hesapları, PAW (GGA) potansiyellerinin PBE tipi ve US (LDA) potansiyelleri kullanılarak yapılmıştır. SnO2 malzemesinin gözlemlenen altı yapısal fazı vardır. Bütün fazların elastik sabitleri ve bunların basınç ile değişimleri hesaplanmıştır. Hesaplanan yapısal parametreler ve elastik sabitleri elde edilebilen diğer teorik ve deneysel sonuçlar ile uyumludur. Fazlar mekanik olarak kararlıdırlar. GGA ve LDA fonksiyonelleri ile hesaplanan SnO2 rutil fazı enerji band aralığı beklenildiği gibi küçük hesaplanmıştır. SnO2 rutil (tetragonal) fazının fonon dispersiyonları polarizasyondan kaynaklanan frekans kaymaları (LO/TO kayma) dahil edilecek şekilde örgü dinamiği hesapları ile elde edilmiştir. Deney sonuçlarından sapma % 10 mertebelerinde veya daha azdır. Bu sonuçlar örgü dinamiği hesaplamalarında DFT' nin başarısıdır ve güvenilir olduğunun göstergesidir. Mod frekanslarının basınç davranışları 10 GPa basınca kadar hesaplanmıştır. B1g modunda sonraki yapıya ferroelastik faz geçişinin bir işareti olarak değerlendirilen yumuşama görülmüştür. Kuazi-harmonik yaklaşım yapılarak Gibbs serbest enerjisi, hacim modülü, termal genleşme gibi fiziksel özelliklerin sıcaklık ile değişimleri elde edilmiştir. Gözlemlenen fazların dispersiyonları hesaplanmıştır, bu fazlar termodinamik kararlılık göstermektedirler. Farklı basınçlardaki SnO2 florit yapı dispersiyonları termodinamik olarak kararsızlık göstermektedirler. Sonuç olarak, bazı teorik çalışmaların tersine, florit yapının SnO2' nin bir fazı olması mümkün görünmemektedir.
Özet (Çeviri)
Physical properties of Sn (tin) based semiconductor materials have been invesitgated via ab initio simulation techniques in this study. First principles DFT calculations have been performed by employing PBE type of PAW (GGA) and US (LDA) potentials. SnO2 has six polymorphs observed. Elastic constants of polymorphs of SnO2 and pressure behavior of them have been calculated. Calculated structural parameters and elastic constants are in good agreement with other available theoretical and experimental studies. These polmorphs are stable mechanically. Calculated band gap energy values of rutile phase of SnO2 using GGA and LDA functionals are underestimated as expected. Phonon dispersions of rutile (tetragonal) structured SnO2 are obtained through lattice dynamics calculations including frequency shifts (LO/TO splitting) due to polarization. Deviations from experimental results are in the rate of 10 % or less. These results indicate that lattice dynamics calculations by DFT are successful and reliable. Pressure behavior of mode frequencies up to 10 GPa pressure are also calculated. Softening of B1g mode has been detected which can be interprated as a sign of ferroelastic phase transition to the following structural phase. Temperature dependences of some physical properties such as Gibbs free energy, bulk modulus, thermal expansivity are obtained by applying quasi-harmonic approximation. The dispersions of polymorphs of SnO2 observed are calculated and they show thermodynamical stability. However, dispersions of florite structure of SnO2 at different pressures show thermodynamical instability. Hence, contrary to some theoretical studies, it seems impossible for florite structure to be a phase of SnO2.
Benzer Tezler
- Solution-processed thin film deposition and characterization of multinarychalcogenides: Towards highly efficient Cu2BaSn(S,Se)4 solar devices
Solüsyon yöntemiyle sentezlenmiş çok elementli kalkojenitlerin ince film kaplama ve karakterizasyonu: Yüksek verimli Cu2BaSn(S,Se)4 bazlı güneş soğuran cihazlara doğru
BETÜL TEYMUR
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiDuke UniversityMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVİD B.MİTZİ
- Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites
Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
ELİFTEN SEMERCİ
Doktora
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ
- Investigations of 2D materials towards thz source and detector applications
2D materyallerin terahertz kaynak ve dedektör uygulamalarına yönelik incelenmesi
YUSUF SAMET AYTEKİN
- Amorf silisyum katkılı schottky diyotların optik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation optical and electrical properties of amorphous silicon doped schottky diodes
GİZEM ÇELİKOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUBİLAY KUTLU
- Doping strategy for enhanced photocatalytic hydrogen production on tantalum layered perovskite nanosheets
Tantal katmanlı perovskit nanotabakalarda geliştirilmiş fotokatalitik hidrojen üretimi için katkı stratejisi
TUĞBA YALÇIN
Doktora
İngilizce
2024
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL