Optical and electronic properties of atomically thin layered materials: First principles calculations
Atom inceliğindeki tabakalı malzemelerin optik ve elektronik özellikleri: İlk prensip hesaplamaları
- Tez No: 563678
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN TUĞRUL SENGER, DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- 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: 162
Özet
İki boyutlu (2B) malzemelere olan olağanüstü ilgi gün geçtikçe artmaktadır. Deneysel tekniklerdeki gelişmeler sayesinde, her gün yeni bir malzemenin tek tabaka formu yığın formunda görülmeyen yeni özellikler ile sentezlenmektedir. İlk prensip yöntemleri, bu malzemelerin çeşitli özelliklerini karakterize etmek ve işlevselleştirmek için kullanışlı araçlar sağlamaktadır. İlk prensip kuantum-mekanik hesaplamaları ile elde edilen sonuçlar Raman veya optik soğurma spektrumlarındaki pik pozisyonları ve bunların kaynağı gibi deneysel verilerin tahmin edilmesine ve anlaşılmasına yardımcı olabilir. Bu tezin amacı atom inceliğindeki tabakalı malzemelerin optik ve elektronik özelliklerinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi ve ötesi yaklaşımlar kullanılarak tahmin edilmesi ve işlevselleştirilmesidir. Bu tez kapsamında, perovskit kristallerden geçiş metali dikalkojenitlerine kadar çeşitli 2B malzemelerin olası teknolojik uygulamaları bir kaç farklı işlevsellendirme yöntemi ile incelendi. Bu malzemelerin optik özelliklerinin hassas bir şekilde tahmin edilebilmesi için çok-parçacık etkilerini dikkate alan yaklaşımların kullanılması çok önemlidir. Son çalışmalar göstermiştir ki, GW yaklaşımı formundaki çok-parçacık pertürbasyon teorisi malzemelerin sözde-parçacık özelliklerini hesaplamada oldukça güvenilirdir. Oldukça ince malzemelerin optik özelliklerinde dominant etkilere sahip olan sözde-parçacık enerjileri ve eksitonik özellikler, GW hesabının üzerine Bethe Salpeter denklemi çözülerek detaylıca incelendi.
Özet (Çeviri)
The extraordinary interest in two-dimensional (2D) materials is increasing day by day. Thanks to advances in the experimental techniques, monolayer form of another material is synthesized every day with features not seen in the bulk form. Ab initio methods provide useful tools for characterizing and functionalizing the various properties of these materials. The results obtained through first principles quantum-mechanical calculations can help to predict and understand the experimental data, such as the position and source of the spectroscopic peaks in the Raman or optical absorption spectra. The aim of this thesis is to predict and functionalize the optical and electronic properties of atomically thin layered materials using density functional theory and approaches beyond. Within the scope of this thesis, possible technological applications of various 2D materials ranging from perovskite crystals to transition metal dichalcogenites are investigated by using several functionalization methods. In order to accurately predict the optical properties of these materials, it is very important to use approaches that take into account the many-body effects. Recent studies have shown that many-body perturbation theory in the form of GW approximation is highly reliable to calculate the quasiparticle properties of materials. By solving the Bethe Salpeter equation on top of GW calculation, the quasiparticle energies and excitonic properties, which have dominant effect in the optical properties of ultra-thin materials are examined in detail.
Benzer Tezler
- 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
- Identification of single-layer crystalline structures through their electronic and optical properties
Tek katmanlı kristal yapıların elektronik ve optik özellikleri aracılığıyla saptanması
YİĞİT SÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ŞAHİN
PROF. DR. SİNAN BALCI
- Optical properties of ultra-thin materials
Ultra-ince malzemelerin optik özellikleri
CİHAN BACAKSIZ
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN TUĞRUL SENGER
DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN
- Titanium dioxide nanostructures for photocatalytic and photovoltaic applications
Titanyum dioksit tabanlı nanoyapıların fotokatalitik ve fotovoltaik uygulamaları
DENİZ ÇAKIR
Doktora
İngilizce
2008
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ GÜLSEREN
- Semiconductor nanoplatelet heterostructures enhanced via combinations of colloidal atomic layer deposition and hot injection shell growths
Koloidal atomik katman kaplama ve sıcak enjeksiyon kabuk kaplama yöntemlerinin birleşimiyle geliştirilen yarı iletken nanolevha heteroyapıları
ULVIYYA QULIYEVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR