Synthesis and characterization of Van der Waals heterostructures, and nanofabrication of electronic devices based on two-dimensional materials
Van der Waals heteroyapılarının sentezi, karakterizasyonu ve iki-boyutlu malzeme temelli elektronik aygıtların üretimi
- Tez No: 482317
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. TALİP SERKAN KASIRGA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Two-Dimensional Material, Chemical Vapor Deposition, Physical Vapor Deposition, Electron Beam Lithography, Focused Ion Beam, Wet-Transfer and Manipulation
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Geçtiğimiz yirmi yıl içerisinde bilim dünyası sıfır-boyutlu nanoparçacık ve kuantum noktalardan, tek-boyutlu nanotel ve nanotüplere, dahası iki-boyutlu malzemelere dayalı pek çok keşif ile olağanüstü bir paradigma kayması yaşamıştır. Yukarıda bahsi geçen malzemelerin her biri istenilen özellikleri göstermek üzere işlenebilmektedir. Ancak, bu malzemelerin gerçek potansiyellerinin tamamıyla anlaşılabilmesi ve günümüz teknolojisine yakışır bir biçimde uygulamaya geçirilebilmesi yakın gelecekte mümkün görülmemektedir. 2004 yılında gerçekleşen grafen malzemesinin keşfi, bilimsel toplulukların dikkatlerini iki-boyutlu malzemelere çevirmesine neden olmuştur. Öyle ki, grafen'in sıra dışı özellikleri dolayısıyla yarattığı etki, iki-boyutlu malzemeler konusu hakkında en çok araştırma yapılan alan haline gelmiştir. Günümüzde, insanın hayal dahi edemeyeceği derecede ilgi uyandırıcı özelliklere sahip yeni iki-boyutlu malzemeler keşfedilmiştir. Buna rağmen, sahip olduğumuz teknoloji yığınsal malzemeler üzerine kurulu olduğundan, nanomalzemelerin kullanıma geçebilmesine henüz hazır değildir. Nano-boyut mertebesinde yapılan karakterizasyon çalışmalarında yakın zamanda oluşan bulgular, nanomalzemelerin detaylıca incelenebilmesi için önemli fırsatlar ortaya çıkarmaktadır. Nanomalzeme araştırmalarının bir diğer yüzü de üretim tekniklerini olabildiğince etkili hale getirme ihtiyacı olarak kendini göstermiştir. Gerçekleştirilen Ar-Ge çalışmalarında en yüksek ödeneğe sahip konuların başında elektronik ve optoelektronik yapıların kapalı ortamlarda entegre edilmeleri konusunun gelmesi bu nedendendir. Buradaki amaç daha yüksek bir işlem hızı sunarken, enerji tüketimini ve elektronik devre ebatlarını minimuma indirebilmektir. Bahse konu amaç her ne kadar uzun vadede gerçekleşecek bir plan olarak görünse de, gerekli noktaları birleştirdiğimiz ve var olan düşünce sistemimizin dışına çıktığımızda bunun yakalanmasının çok da uzak olmadığını göreceğiz. Bu çalışmada, çeşitli iki-boyutlu malzemelerin sentezi, karakterize edilmesi ve işlenmesi konularına değinilmiştir. Ayrıca molibden disülfit ve tungsten diselenit'in kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle büyütülmeleri detaylı olarak sunulmuştur. Bu iki malzeme dışında ise, özellikleri hakkında türlü anomaliler gözlemlediğimiz henüz tanımlanamayan bir iki-boyutlu malzemeye daha rastlanmıştır. Bir sonraki adımda ise atomik incelikteki yapıları destekleyen elektronik aygıtların üretilmesi için yeni metotların geliştirilmesi gerekmektedir. Uygulanabilirliği olan bir yöntem olarak, atomik incelikteki yapıların transmisyon elektron mikroskobu ızgarasında birleştirilmesi akla gelmektedir. Böylece hem ince malzemeler mikroskop altında gözlemlenebilmekte, hem de Raman spektroskopisi ve atomik kuvvet mikroskobu gibi çeşitli karakterizasyon tekniklerine uygun hale getirilmektedir. Son olarak, yapılan bu çalışmada iki-boyutlu malzemeler üzerinde mekanik stres oluşturulmasını sağlayan yeni bir yöntem sunulmuştur. Bu sayede stres altındaki malzeme dinamik bir biçimde taramalı elektron mikroskobu altında incelebilmekte, böylece çeşitli uygulamalara yeni yollar açılmaktadır. Bunlara ek olarak, kullanılan fabrikasyon teknikleri temel olarak malzeme transferi, odaklı iyon demeti ve elektron demeti litografi teknikleri üzerine kurulmuştur.
Özet (Çeviri)
Last two decades have seen a phenomenal shift of the dimensionality paradigm in materials processing, from zero-dimensional nanoparticles and quantum dots to one-dimensional nanowires and nanotubes, to two-dimensional materials. Each above-mentioned category of the nanomaterial can be manipulated exclusively, and mentored to drive special properties. However, for each of them, it may take time to discover their true potential and proper application in contemporary technology. The emergence of graphene in 2004 triggered the scienti c community to turn their vision toward investigation of two-dimensional materials. The impact of the discovery of graphene with its rare characteristics was such huge that no subject had been studied in the past as much as two-dimensional materials have. Nowadays, there are brand new two-dimensional materials with more intriguing properties which no one could imagine. However, our current technology had developed based on bulk material, and it is not ready yet to accept the use of nanomaterials. Recent advances in nanoscale characterization opened up new opportunities for nanomaterials to be investigated so delicately. The other face of the discovery of nanomaterial is the need for ingenious fabrication method. Integration of electronic and optoelectronic circuits in con ned space is one of the top paid objectives in research and development. The goal is providing a faster computational speed, lower energy consumption, and reducing the size of these systems. Although this is a long-term plan, it is not farfetched once we connect the dots and think outside the box. Herein, we address synthesis, characterization, and manipulation of various two-dimensional materials. A thorough report on chemical vapor deposition of molybdenum disul de and tungsten diselenide is provided in this study. Besides this two material we encountered some anomalies in the behavior of an unknown two-dimensional material which we synthesized it in our lab. The next step is to establish novel methods in order to fabricate electronic devices supporting atomically-thin structures. We could formulate a straightforward method to assemble atomically thin ake of material on transmission electron microscope grid, compatible for microscopy of thin materials and adjustable for various characterization method including Raman spectroscopy, and atomic force microscopy. Last but not least, we introduced a novel method to induce mechanical strain on the two-dimensional ake. This method allows a dynamic scanning electron microscopy of the strained structure, which could be utilized for versatile applications. It worth to mention that, a fabrication process is mainly based on mentoring wet-transfer, focused ion beam, and electron beam lithography.
Benzer Tezler
- Melamin tanıma bölgelerine sahip polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polymers having melamine recognition areas
EVİN MİNE DURSUN
- Synthesis and characterization of organic-inorganic hybrid materials
Organik-inorganik hibrit malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu
MÜFİDE DURİYE KARAHASANOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- İyonlaşabilen gruplar içeren N-izopropilakrilamid kopolimer jellerinin sentez ve karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
SEVAL ARAS
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimyagerlik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANDAN ERBİL
- Moleküler baskılanmış polimer nanopartiküllerin sentezi ve karakterizasyonu
Molecular imprinted polymer nanoparticles synthesis and characterization
MERVE YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
PROF. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN
- Effect of carbon nanotubes and polyaniline on the properties of polyacrylonitrile/carbon nanotubes composite nanofibers
Poliakrilonitril/karbon nanotüp kompozit nanolif özellikleri üzerine karbon nanotüp ve polianilin etkisi
OLCAY EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN