Geri Dön

Two-dimensional transition metal dichalcogenide (TMDC) alloys and devices

İki boyutlu geçiş metal dikalkogenit (GMDK) alaşımları ve aygıtları

  1. Tez No: 582257
  2. Yazar: MEHMET BAY
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. NİHAN KOSKU PERKGÖZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 106

Özet

İki-boyutlu geçiş metalleri dikalkojenitler (2-B GMK) alaşımları elektronik özellikleri, mobilite, ışık hassasiyeti, kitle formda olmayan direkt bant aralığı gibi üstün özellikleri nedeniyle büyük ilgi çekmiştir. Molibden sülfit (MoS2), molibden sülfoselenit (MoS2(1-x)-Se2x), molibden selenit (MoSe2), ve alaşımları optoelektronik, yarıiletken elektroniği ışık detektörleri ışık pilleri ve enerji hasadı alanlarında üretilen yeni cihazlar için adaydır. Bu tez çalışmasında, tek katmanlı MoS2, MoS2(1-x)-Se2x), MoSe2 yapıların tekrarlanabilir olarak üretimi, gaz akış oranları, alttaş sıcaklığı kimyasal toz oranları (S/Se) gibi kimyasal buhar biriktirme (KBB) parametrelerinin sistematik şekilde araştırılması sunulmuştur. SiO2 (300 nm)/Si alttaşları üzerinde üretilen tek tabakalı yaprakların boyutunun 150 μm kadar büyük olduğu ölçülen ve bant aralığının 1.82 eV (MoS2) ile 1.56 eV (MoSe2) arasında değişmesine izin veren x (x= 0-1) kompozisyonunun tam olarak kontrolünü elde ettik. Reaksiyon sıcaklığı ve S/Se oranı te katmanlı GMK alaşımlarının bileşim değerinin (x=0-1) kontrolünde en önemli parametrelerdir. Selenyum bakımından zengin alaşımların daha yüksek bir büyüme sıcaklığında büyümesi, Se zengin buharında mevcut Se atomları ile büyütülmüş alaşım konak kafes bölgesi olarak S atomlarının ikame edilmesi kalkojen değişim mekanizmasına (KDM) atfedilir. KBB işleminde NaCl katılımı, alttaşın tüm yüzeyini kaplanmış ve tuzsuz bir işlemle mümkün olmayan geniş alanlı MoSe2 üretimini sağlar. Fotoluminesans (FL) ölçümü, Raman spektroskopi ölçümü, karanlık alan ölçümü, aydınlık alan ölçümü atomik güç mikroskobu (AGM) ölçümü, taramalı elektron mikroskobu (TEM) gibi bazı analiz ölçümlerini tatbik ettik. Alan etki transistörü (AET) cihazı 2B MoSe2 yaprağı üzerine fabrike edildi ve performans ölçümü gösterildi.

Özet (Çeviri)

Two-dimensional transition metal dichalcogenide (2-D, TMDC) and their alloys have attracted significant attention due to their extraordinary optical and electronic properties such as high mobility, high photosensitivity, direct bandgap that does not exist in their bulk forms. Molybdenum sulphide (MoS2), molybdenum sulphoselenide (MoS2(1-x)-Se2x (x=0-1)), molybdenum selenide (MoSe2), and their alloys are candidates for new devices in optoelectronics, semiconductor electronics, photodetectors, photovoltaics and energy harvesting. In this thesis, we present repeatable MoS2, MoS2(1-x)-Se2x, MoSe2 monolayer formation with a systematical investigation of chemical vapor deposition (CVD) growth parameters including gas flow rates, substrate temperature and precursor concentration (S/Se ratio). We have achieved a complete control of x value (x=0-1) allowing for bandgap change in between 1.82 eV (MoS2) and 1.56 eV (MoSe2). In general, the sizes of the obtained monolayer flakes have been as large as 150 μm on SiO2 (300 nm)/Si substrates. The reaction temperature and S/Se ratio have been found to be the most critical parameters to control the composition (x= 0-1) of the monolayer alloy TMDCs. The growth of Se rich alloys at a higher growth temperature is explained with the chalcogen exchange mechanism (CEM) in relation with substitution of S atoms in as grown alloy host lattice site with Se atoms present in the Se rich vapor. Additionally, NaCl salt involvement in the CVD process is investigated to enable large area MoSe2 monolayer flake growth with full substrate coverage, which is proven successful. We performed different characterizations, which include photoluminescence (PL), Raman spectroscopy, and optical and dark field image, atomic force microscopy (AFM), and scanning electron microcopy (SEM) measurements. We also fabricated field effect transistor (FET) devices using our 2D MoSe2 flakes and performed device performance measurements.

Benzer Tezler

  1. Real time optical observation of the synthesis of novel 2D materials and investigation of their fundamental properties

    Yeni 2D malzemelerin sentezinin gerçek zamanlı optik gözlemi ve temel özelliklerinin incelenmesi

    HAMID REZA RASOULI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TALİP SERKAN KASIRGA

  2. 2D geçiş metali ikili kalkojenit malzemelerin kontrollü katkılanması

    Controlled doping of 2d transition metal dichalcogenide materials

    MUHAMMET AYHAN IŞIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Mühendislik BilimleriErzurum Teknik Üniversitesi

    Fotonik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHTAP AYGÜN ÇAĞLAR

    PROF. DR. GÜVEN TURGUT

  3. Development of monolayer mos2 based enzyme sensors

    Tek katmanlı mos2 tabanlı enzim sensörlerinin geliştirilmesi

    CEM ODACI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FERİDUN AY

  4. Transition metal dichalcogenide monolayers for gas sensor applications

    Gaz sensörü uygulamaları için tek katmanlı geçiş metal dikalkojenitleri

    GONCA USLU ÖZKÜÇÜK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NİHAN KOSKU PERKGÖZ

  5. Yoğunluk fonksiyonel teorisi ile iki boyutlu geçiş metali dikalkojenitlerinin yapısal, elektriksel ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of structural, electrical and magnetic properties of two dimensional transition metal dichalcogenides with density functional theory

    MUSTAFA ÖZGÜR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SUAT PAT