Construction of terahertz spectrometers and their use in characterization of conductivities and modulation behaviors of graphene layers
Terahertz spektrometre kurulumu ve graphene tabakalarının iletkenlik ve modülasyon davranışlarının karakterizasyonu
- Tez No: 489479
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OKAN ESENTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Bu tezin amacı iki yeni THz spektrometre, THz-TDS and TRTS, kurulumu ile orjinal malzemelerin statik ve dinamik karakterizasyonunu gerçekleştirmektir. Sistemlerin kurulumu ve sinyal optimizasyon aşaması başarı ile gerçekleştirildikten sonra, iyi bilinen malzemeler ile system karakterizasyonları yapılmıştır. PVC ve PE üzerine transfer edilen ve iyonik sıvı ile katkılandırılan farklı kalınlıklara sahip çok katmanlı grafen cihazlar ile THz modulatör çalışmaları yapılmıştır. Çok tabakalı grafen kapasitörler ile 0.2 - 1.5 THz bant aralığında, 3.5 V voltaj uygulandığında yaklaşık olarak % 100 modülasyon sağlamıştır. Geniş bir spektrumda yüksek modülasyon miktarı, basit cihaz yapısı ve uygulanan düşük voltajlar bu modülatörleri THz ve benzer teknolojiler için umut vadeden adaylar yapmaktadır. THz-TDS ölçümleri ile geniş alanlı CVD yöntemi ile büyütülmüş grafen örneklerin tabaka THz iletkenlik karakterizasyonları yapılmıştır. Sonuçlar literatür ile kıyaslandığında THz-TDS sisteminin grafenin frekansa bağlı tabaka iletkenliğinin hesaplanabilmesini sağlayan temazsız ölçüm yapılabilen ve güvenilir bir teknik olduğu görülmüştür. TRTS kullanılarak grafen örneklerinin THz dinamikleri araştırılmıştır. Tek tabakalı grafen örneği 800 nm pompanın etkisi ile, yüksek katkılı doğası nedeniyle, azalan iletkenlik davranışı göstermiştir. 800 nm pompa sonrası kalınlığa bağlı dinamik davranışlar incelenerek, ilk zamanlardaki davranış benzerliği yük-yük ve yük phonon etkileşimi ile açıklanmıştır. Kalın örneklerde gözlemlenen daha yavaş bozunma zamanları, katmanlar arası yük transferinin varlığını ve bunun sonucu olarak yüklerin birleşmesinin daha uzun sürdüğünü göstermektedir. 400 nm pump sonuçları yüksek enerjili yüklerin çok daha kolay tabakalar arası geçiş yapmasına bağlı olarak daha hızlı soğumaları ve birleşmeleri nedeniyle daha kısa bozunma zamanları göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Aim of this thesis was to construct two new terahertz spectrometers, THz Time Domain Spectroscopy (THz-TDS) and Time Resolved THz Spectroscopy (TRTS) for characterization of the static and dynamic properties of novel materials. After successful construction and signal optimization, system characterizations of both systems were completed with well-known samples. Possible use of ionic liquid doped graphene devices on PVC and PE substrates were characterized by THz-TDS. Devices operated at low voltages and provided nearly 100 % modulation between 0.2 THz and 1.5 THz at ca. 3.5 V. High modulation depth over such a broad spectrum and simple device structure make these modulators promising candidates in THz and related technologies. THz sheet conductivities of large-area CVD grown graphene samples were extracted with THz-TDS measurements. Comparison of results with literature showed that THz-TDS is a noncontact and reliable technique that allows characterization of frequency dependent sheet conductivity of graphene. Carrier relaxation dynamics of graphene samples were investigated with TRTS. A decrease in photo induced conductivity is observed with single layer graphene sample with 800 nm excitation due to its highly doped nature. Thickness dependent THz dynamics of multi layer graphene samples with 800 nm showed that samples had similar initial responses which can be explained as hot carrier cooling via carrier-carrier scattering and carrier-phonon scattering. Existence of interlayer charge transfers were suggested with observation of slower decay times of thicker samples due to slower recombinations. 400 nm pump studies of samples resulted in comparably shorter decay times due to initial hot carrier cooling and fast recombination rates of charges stemming from existence of easier interlayer transfer of charges.
Benzer Tezler
- Uzak kızılötesi ışın (FIR) yayma özelliğine sahip kumaşların geliştirilmesi üzerine bir çalışma
A study on designing fabrics that has the feature of emitting far infrared rays (FIR)
İSMAİL YÜCE
Doktora
Türkçe
2022
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUAT CANOĞLU
PROF. DR. SEVHAN MÜGE YÜKSELOĞLU
- Time domain terahertz spectroscopy: construction of the setup and application in analysis of active pharmaceutical ingredients
Zaman çözülümlü terahertz spektroskopi: Sistem kurulumu ve ilaç etkin madde analizi üzerine uygulama
YUSUF SAMET AYTEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKAN ESENTÜRK
- From media-based modulation to reconfigurable intelligent surfaces: Novel index modulation solutions
Ortam-tabanlı modülasyon'dan uyarlanabilir akıllı yüzeylere: Özgün indis modülasyon çözümleri
ZEHRA YİĞİT
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Magnetron sputter grown metal doped vanadium oxide thin films for terahertz bolometers
Terahertz bolometreleri için manyetik saçtırma ile büyütülmüş metal katkılı vanadyum oksit ince filmleri
HAKAN ALABOZ
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER
- Construction of a test set-up and experimental evaluation or refrigeration condensers
Buzdolabı kondenserlerinin deneysel değerlendirmesi için bir test düzeneğinin kurulması
TUBA OKUTUCU
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RÜKNETTİN OSKAY