Electronic, magnetic and optical properties of graphene nanoribbons
Grafen nanoşeritlerin elektronik, manyetik ve optik özellikleri
- Tez No: 447128
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALEV DEVRİM GÜÇLÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 66
Özet
Bu tezde, ortalama-alan Hubbard modeli kullanarak zigzag kenarlı grafen nanoşeritlerin (ZGNŞ) elektronik, manyetik ve optik özelliklerini iki farklı geometride inceledik: sonlu ve çembersel. İlk olarak elektron-elektron etkileşiminin ve uzun mesafeli potansiyel düzensizliklerinin etkisi üzerine çalıştık. İki geometride de elektron-elektron etkileşiminin kenar durumlarını düzensizliklere karşı güçlü kıldığını ve şaşırtıcı şekilde düzensizlik yeterince güçlü olduğunda antiferromanyetik durumdan ferromanyetik duruma faz geçisini tetikledigini gördük. Bu sonuçlar, güncel kuramsal ve deneysel çalışmalarla örtüşmektedir. Daha sonra ZGNŞ'te düzensizliğin optik iletkenliğe etkisini inceledik. Önceki sonuçlarda olduğu gibi elektron-elektron etkileşiminin düzensizlik etkisini azalttığını gördük ve daha da önemlisi, Fermi seviyesine yakın bölgede bulunan kenar-yığın karışımı durumlar arası optik geçişten kaynaklanan soğurma karakteristiğinin sistemin manyetik fazını belirlemede kullanılabileceğini gösterdik. Son olarak da düzensizliklerin metal-yalıktan geçişine olan etkisini inceledik. Fakat, uzun mesafeli potansiyel dalgalanmaları alt-ağ simetrisini koruduğu ve geri saçılmadan yoksunlaştırdığı için, grafende minimum iletkenliğe sebep olurlar. Bu durumdan kurtulmak ve hidrojenlenme etkisini modelleyebilmek için, kısa mesafeli düzensizlikler kullandık ve alt-ağ simetrisini kırmayı başardık. Zamana bağlı sıkı bağlanma modeli kullanarak Anderson lokalizasyonunundan kaynaklı metal-yalıtkan geçişini nanometre düzeylerinde lokalizasyon uzunluğu olduğunu %2 hidrojen kapsaması kullanarak gözlemledik. Anderson lokalizasyonun etkisinin yüksek enerjili valans bandlarinda, düzensizlik durumlarının bu bölgeye toplanmasından dolayı, diğer band bölgelerine göre daha fazla olduğunu gözlemledik.
Özet (Çeviri)
In this thesis, electronic, magnetic and optical properties of graphene nanoribbons are investigated within mean-field Hubbard model with two different disorder type; long and short range in finite and cyclic topology. First we investigated combined effect of electron-electron interaction effects and long range potential fluctuations. In both of the geometries, electron-electron interaction effects make edge states robust against disorders. Furthermore, surprisingly, strong enough disorder causes system to experience a phase transition from antiferromagnetically coupled edge states to ferromagnetic coupling in agreement with recent theoretical and experimental studies. Then, the stability of optical conductance under impurity effects, correlation between optical characteristic and magnetic phase of ZGNR is investigated, respectively. Similar to edge state density profile recovery, electronic interaction effects reduce the impurity induced peak around Fermi level. More importantly, we found distinct optical transitions due to edge-bulk mixed states around Fermi level that can be used to detect whether ZGNR is in antiferromagnetic or ferromagnetic phase. Finally, we investigated the disorder induced metal-insulator transition. Since, long range impurities protect the sublattice symmetry and leads to phenomena known as“absence of backscattering”, there exist minimum conductivity for graphene. On the other hand, in order to model hydrogenation effects, we used short range impurity potential which breaks the sublattice symmetry. Using a time dependent tight binding model, we observed Anderson localization induced metal to insulator transition with a nanometer scale localization length for 2% hydrogen coverage. We found that, Anderson localization is stronger at high energy valence states since those states are more vulnerable to hydrogenation.
Benzer Tezler
- Theoretical investigation of structural, vibrational, electronic, and elastic properties of ultra-thin anisotropic materials
Ultra-ince anizotropik malzemelerin yapısal, titreşimsel, elektronik ve elastik özelliklerinin teorik incelenmesi
KADİR CAN DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YAĞMURCUKARDEŞ
DOÇ. DR. SERKAN ATEŞ
- Tunnelling induced photon emission from surface/interface systems of graphene on copper
Tünelleme akımıyla indüklenen bakır üstü grafen yüzey/arayüz sistemlerinin foton emisyonu
HAKKI TUNÇ ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZHAN GÜRLÜ
- Electronic, magnetic and optical properties of disordered graphene quantum dots
Düzensiz grafen kuantum noktalarının elektronik, manyetik ve optik özellikleri
ABDULMENAF ALTINTAŞ
Doktora
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALEV DEVRİM GÜÇLÜ
- Novel honeycomb nanostructures for energy storage and nanoscale device design
Enerji depolama ve nano ölçekte cihaz tasarımı için yeni bal peteği nano yapılar
VELİ ONGUN ÖZÇELİK
Doktora
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM ÇIRACI
- Grafen nanoplatelet, nano gadolinyum oksit ve mikro silika jel katkılı epoksi kompozitlerin elektromanyetik kalkanlama ve akustik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electromagnetic shielding and acoustic properties of graphene nanoplatelet, nano gadolinium oxide and micro silica gel filled epoxy composites
İSMAİL MELİK TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVGİ BAYARI