Fabrication and charge transport measurements on graphene-based nanostructures in the quantum hall regime
Grafen tabanlı nano yapıların üretimi ve kuantum hall rejiminde yük taşınım ölçümleri
- Tez No: 444534
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMET İNÖNÜ KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Science and Technology, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Kuantum Hall etkisi uluslararası direnç standartını oluşturması nedeniyle temel fizik açısından olduğu kadar uygulama açısından da çok önemlidir. Elektronik endüstrisine en yüksek hassasiyete erişimi belirlemek gibi doğrudan önemli bir etkisi vardır. Kırılma rejimine yakın akımlarda kuantum Hall etkisine ulaşılması direnç standartının geliştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Grafen kendine has elektronik özelliklerinden dolayı daha esnek koşullar altında direnç metrolojisindeki yüksek hassasiyet ve geniş uygulama alanı açısından iyi bir aday olarak görülmektedir. Bu tezde ilk olarak, SiOx attaşlar üzerinde mekanik ayrıştırma yöntemi ile elde edilmiş tek katman grafen örnekler üzerinde kuantum Hall etkisinin kırılması incelenmiştir. Boyuna direncin ani olarak artışından ziyade kademeli olarak arttığı gözlenmiştir. Ayrıca akım yoğunluğunun 5A/m değerine kadar Hall direncindeki sapmanın çok az olduğu bu değerden sonra ani bir artma olduğu gözlenmiştir. İletkenliğin akım üzerindeki üstel bağlılığı taşıyıcıların kirlilik aracılıklı Landau seviyeleri arası bir tünellemeye atfedilmiştir. Bu tezde ikinci çalşma olarak, grafen örnekler askıda bırakılarak oda sıcaklğı ve 20 mK sıcaklıkları arasında, 0-12 Tesla manyetik alan aralığında elektriksel karakterizasyonları yapılmıştır. Asılı grafen aygıtların üretimi ve ultra saflık düzeyinde temizleme süreçleri geliştirilmiştir. Geliştirilen tekniklerle yük hareketlilikleri 10^6 cm2/V-s nin üzerinde değerlere ulaşan aygıtların üretilmesi başarılmıştır. Bu aygıtlarda grafenin Dirac noktası civarındaki en düşük iletkenliğinin kuramsal olarak öngörülen 4e^2/πh değerinin altına inebildiği gözlenmiştir. Ayrıca gerçeklestirilen manyeto-taşınım ölçümlerinde tek katman grafende beklenen 2(2n+1) kuantum Hall dolum faktörlerinin yanı sıra vadi ve spin yozlaşmasının ortadan kalkması sonucunda υ= 0,±1 dolum faktörlerinin belirginleştiği saptanmıştır.
Özet (Çeviri)
Quantum Hall effect(QHE) is not only important from fundamental physics point of view but also it provides the international resistance standard. Therefore, it has a direct impact on the whole electronics industry in terms of reaching the ultimate precision in any application. Achieving QHE at higher currents near the breakdown regime is crucial for improving the resistance standard. Graphene seems to be a good candidate for the resistance metrology towards better precision and wider application under less strict conditions due to its unique electronic properties. In this thesis, we first investigated the breakdown of the QHE in mechanically exfoliated single layer graphene samples on SiOx substrates. We found that the breakdown emerges as a gradual increase in the longitudinal resistivity rather than an abrupt jump. We have also observed that the deviation of the Hall resistance with current remains very small until an abrupt increase around jx = 5A=m. The exponential dependence of the conductivity on the current is attributed to impurity mediated inter-Landau level tunnelling of carriers. As a second study, graphene samples were suspended and electrically characterized at temperatures ranging from room temperature to 20 mK at magnetic fields between 0-12 Tesla. Various techniques were developed to fabricate suspended devices and treated them to reach ultra-high cleanliness. These techniques lead us to produce devices with charge mobility values in excess of 106 cm2V -1s-1. We observed that in these devices, the minimum conductivity around the Dirac point can exceed the theoretically predicted value of 4e2=pi h. In such monolayer graphene devices, quantum Hall filling factors v = 0;+-1 can also emerge in the magneto-transport measurements in addition to the expected 2(2n+1) plateaus. The presence of these plateaus in these ultra high quality suspended samples indicate the lifting of the valley and spin degeneracy.
Benzer Tezler
- Electrıcal characterısatıon of InGaAs/GaAs quantum well and graphene semıconductor structures
InGaAs/GaAs kuantum kuyusu ve grafen yarıiletken yapıların elektriksel karakterizasyonu
ADAL. AB. MA. RAJHI ADAL. AB. MA. RAJHI
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE EROL
- Tuning electron transport in metal films and graphene with organic monolayers
Başlık çevirisi yok
DERYA ATAÇ
- Analyzing various parameters on supercapacitor performance
Süperkapasitör performansında çeşitli parametrelerin analizi
ÖZLEM BUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
EnerjiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATIF KOCA
- Polianilin ve polidopamin kopolimerlerinin sentezi, PbI2 ile doplanması ve spektroskopik incelenmesi
Synthesis of polyaniline and polydopamine copolymers, doping with PbI2 and spectroscopic investigation
MERVE HERCAN MAMMAD
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiSakarya ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GÜLFEN