Nanoelectronics and quantum transport of dirac particles
Dırac partiklerinin nanoelektronik ve kuantum taşınımı
- Tez No: 566184
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İNANÇ ADAGİDELİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Bu tez çalı¸smasında, Dirac malzemelerindeki yük ve spin ta¸sınımı üzerinde duruyoruz ve bunların elektronik teknolojiler üzerindeki etkilerini tartı¸sıyoruz. Bu malzemeler, sıradan yarı iletkenlerin ve geleneksel malzemelerin aksine, etkin olarak Dirac denklemine benzer bir denklem ile tarif edilen, ve spektrumları Dirac dügümlerine sahip olan tuhaf bant ˘ yapıları ile bilinir. Özellikle bu malzeme sınıfının iki üyesini, grafeni ve Weyl yarımetallerini gözönüne alıyoruz. ˙ Ilk önce grafenin elektronik özelliklerinin adatom mühendisligi ile de ˘ gi¸stirilmesini ara¸stırıyoruz. Adatom birikiminin grafende kuvvetli bir spin- ˘ yörünge etkile¸simi yarattıgını, ayrıca spin ve vadi serbestlik derecelerini ili¸skilendirdi ˘ gini, ˘ bunun da bir spin-vadi cihazı kullanımıyla vadi destekli spin ta¸sınımını (veya tersini) sagladı ˘ gını gösteriyoruz. Ayrıca, düzensizlikten dolayı grafen serbestlik derecelerinin ˘ ili¸skilendirilmesinin içsel psödospin yükü birikimine ve psödospin polarizasyonununa neden oldugunu, bunun da grafen nanokurdeleden olu¸san bir psödospin anahtar cihazı ˘ yapımında kullanılabildigini gösteriyoruz. Weyl yarımetalleri, ilk ba¸slarda grafenin üç ˘ boyutlu versiyonu olarak alan teorisinin önerdigi kuantum anomalilerini dü¸sük enerjili bir çerçevede incelemek için temel bakı¸s açısından büyük ilgi görmü¸stür. Ayrica, bu malzemelerin elektronik yapısı, bant geçi¸s noktasının egilmesinin dev elektronik iletime ˘ neden olması ve dolayısıyla gelecekteki elektronik endüstrisi için daha elveri¸sli olması nedeniyle de ilginçtir. Weyl yarımetallerinde kiral anomalinin kökenini ve kiral manyetik etkisini analiz etmek için bu sistemlerde aykırı ta¸sınımın kuantum kinetik teorisini inceliyoruz. Sonunda, egik Weyl yarımetallerinin elektronik tepkisini, Weyl konilerine ˘ göreli bir özellik ili¸skilendirerek ara¸stırıyor ve ardından sonuçlarımızı standart dogrusal ˘ tepki yöntemi ile kar¸sıla¸stırıyoruz. Hesaplamalarımız, hem kovaryant ta¸sıma denkleminin hem de Kubo formül yöntemlerinin, deneysel bulgularla kuvvetle uyu¸san dogru ve ˘ e¸sdeger sonuçlar sundu ˘ gunu göstermektedir
Özet (Çeviri)
In this thesis, we concentrate on the charge and spin transport in Dirac materials and discuss their implications in future electronic technologies. These materials are known for their peculiar band structures, which, unlike the conventional semiconductors, is effectively described by the massless Dirac equation, and their spectrum possesses Dirac nodes. We particularly consider two members of this class of materials: graphene and Weyl semimetals. We first investigate the manipulation of the electronic properties of graphene via adatom engineering. We demonstrate that adatom deposition induces a strong spin-orbit interaction in graphene and, furthermore, couples the spin and valley degrees of freedom, which, in turn, allows for the realization of the valley assisted spin transport and vice versa using a spin-valley device. We also show that the coupled degrees of freedom of graphene due to the presence of disorder causes the intrinsic accumulation of pseudospin charge and pseudospin polarization, which, as we demonstrate, can be used to construct a pseudospin switch device built from a graphene nanoribbon. We next study the Weyl semimetals, as the three-dimensional version of graphene, which has attracted strong interest from the fundamental viewpoint, where they constitute a low energy framework to study the quantum anomalies of the field theory. The electronic structure of these materials is also interesting owing to the fact that the tilting of the band crossing point causes giant electronic conduction and hence a more favorable feature for the electronics industry. We study the quantum kinetic theory of anomalous transport in these systems to analyze the origin of the chiral anomaly and chiral magnetic effect in Weyl semimetals. Finally, we study the electronic response of tilted Weyl semimetals by associating a relativistic feature to the tilted Weyl cones and then compare our results with the standard linear response approach. Our calculations show that both the covariant transport equation and Kubo formula methods offer correct and equivalent results which strongly agree with the experimental findings.
Benzer Tezler
- Nanoelectronics and spintronics with dirac materials: spin properties of graphene, topological insulators, and weyl semimetals
Dirac malzemeleri ile nanoelektronik ve spintronik: grafen, topolojik yalıtkan ve weyl yarı metallerinin özellikleri
ALI ASGHARPOUR
Doktora
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. İNANÇ ADAGİDELİ
- Yapay kas uygulamaları için nanokompozit malzeme geliştirilmesi
Development of nanocomposite material for artificial muscle applications
AYŞE KÜBRA AYDINALEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Silicon nanowires: Monolithic fabrication in thick silicon layers and nanomechanical testing
Silisyum nanotellerin kalin silisyum katmaninda yekpare üretimi ve nanomekaniksel testi
ZÜHAL TAŞDEMİR
Doktora
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA
- İki boyutlu ağır mıknatıslarda yük katkılama ve zorlanma etkisinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi ile incelenmesi
Investigation of doping and stress effects in heavy two-dimensional magnets by density functional theory
MUHAMMED EMİN DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KABAK
DOÇ. DR. AYBEY MOĞULKOÇ
- Development of a nanogap fabrication method for applications in nanoelectromechanical systems and nanoelectronics
Nanoelektromekanik sistemler ve nanoelektronik uygulamalarına yönelik bir nanoaralık üretim yönteminin geliştirilmesi
ANIL GÜNAY DEMİRKOL
Doktora
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMET İNÖNÜ KAYA