Nanotribological properties of epitaxial graphene grown on silicon carbide semiconductor
Silisyum karbür yarıiletkeni üzerinde büyütülen epitaksiyel grafenin nanotribolojik özellikleri
- Tez No: 615507
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEM ÇELEBİ, YRD. DOÇ. DR. ÖZHAN ÜNVERDİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 53
Özet
Bu tezde, Silisyum Karbür (SiC) yarı iletkeninin iki yüzü üzerinde büyütülen tek ve çok katman grafenin nanotribololojik özellikleri incelendi. Bu amaçla, hem karbon (C-) hem de silikon (Si-) yüzeyi üzerinde tek katman grafen elde etmek için epitaksiyal büyüme tekniği kullanıldı. Bu tez, iki temel amaç olan C- yüzeyi üzerinde oluşan tek ve çok katman grafenin nanotribolojik özelliklerini inceleme ve iki yüzey (Si-yüzü ve C-yüzü) üzerinde oluşan tek katman grafenin sürtünme özelliklerini kıyaslamaya yönelik çalışmaları içermektedir. 2 boyutlu yarıiletken bir malzeme olan grafen, ultra yüksek vakum altında SiC yüzeyi üzerinde epitaksiyel yolla büyütülmüştür. Belirli parametrelerde SiC alttaşı yüzeyine doğrudan akım uygulayarak yüzey üzerinden Si atomlarının buharlaştırılması sağlanmaktadır. Si atomları buharlaşırken geriye kalan C atomları grafeni oluşturmaktadır. Si- yüzeyi üzerinde tek katman grafen oluşurken, aynı parametrelerde C- yüzeyinde çok katmanlı grafen oluşur. Bu nedenle ikincil amaç olan Si- yüzü ve C- yüzündeki tek katman grafenin tribolojik özelliklerini kıyaslayabilmek için iki ayrı grafen örneğine ihtiyaç duyulmuştur. SiC yüzeyinden buharlaşan Si atomlarının hızını kontrol altına almak için kapaklama (capping) yöntemi kullanıldı. Bu sayede C-yüzeyi üzerinde de istenilen tek katman grafen elde edilmiştir. Katman sayısının tayini Raman Spektroskopisi ile gerçekleştirildi. Nanotribolojik karakterizasyon Atomik Kuvvet Mikroskobu ile yapıldı. Elde edilen deneysel sonuçlar, Si-yüzündeki tek katman grafenin, C-yüzündeki tek katman grafenden yüksek olduğunu göstermektedir.Ayrıca C- yüzeyinde oluşan tek katman grafenin (0.02) çok katman grafene (0.82) kıyasla daha az sürtünme katsayısına sahip olduğu saptanmıştır. Bulunan bu sonuç literatürde özgün ve yeni olmakla beraber teorik verilerle desteklendiğinde bu çalışmaya yönelik ilgiyi artıracağı beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, nanotribological properties of single and multilayer graphene grown on two sides of the Silicon Carbide (SiC) semiconductors were investigated. For this purpose, epitaxial growth technique was used to obtain single-layer graphene on both C-face and Si-face. This thesis consists of two purposes: One of them is to investigate the nanotribological properties of the single and multilayer graphene grown on C-face of SiC and the other one is to compare nanotribological properties of the single layer graphene on two sides of SiC. Graphene, a two-dimensional semi-metal material, was grown epitaxially on the SiC surface under ultra-high vacuum conditions. In epitaxial method, direct current heating is applied to the SiC substrate to vaporize Si atoms from the surface. As the Si atoms evaporate, the remaining C atoms form a graphene layers on top. When single layer graphene is formed on the Si-face, multilayer graphene is formed on the C-face at the same parameters. For this reason, two different samples of graphene were needed in order to compare the tribological properties of the single layer graphene grown on both Si-face and C-face for the secondary objective. A capping method was used to control the rate of Si atoms evaporating from the SiC surface. By this way, single layer graphene on the C-face was obtained too. Number of layers was determined by Raman Spectroscopy. Nanotribological characterizations were done with Atomic Force Microscopy. The experimental results showed that single layer graphene on the Si-face has higher friction coefficient compared to single layer graphene on the C-face. It has been found that the single layer graphene (0.02) formed on the C-surface has a lower coefficient of friction than the multilayer graphene (0.82). It is expected that with the support of the theoretical studies on this results will increase the interest in this study by means of these results are new and original for the literature.
Benzer Tezler
- Nanotribological properties of graphene grown by chemical vapor deposition and transferred onto silicon oxide substrates
Kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle büyütülen ve silisyum oksit alttaş üzerine transfer edilen grafenin nanotribolojik özellikleri
TUNA DEMİRBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ZEYYAD BAYKARA
- Theoretical investigation of the nanotribological properties of the hexagonal boron nitride and gold interfaces
Altıgensel boron nitrür ve altın yüzeylerininin nanotribolojik özelliklerinin teorik olarak incelenmesi
GİZEM ZEYNEP ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ
- Ab initio investigation of the nanotribological properties of MOS2/AU(111) interface
MOS2/AU(111) yüzeyinin başlanğıçtan itibaren nanotribolojik özelliklerinin incelenmesi
ÜMİT DOĞAN DAĞLUM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ
- Influence of interface structure on the nanotribological properties of exfoliated graphene
Arayüz yapısının mekanik soyma yöntemiyle elde edilen grafenin nanotribolojik özelliklerine etkisi
ARDA BALKANCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. MEHMET ZEYYAD BAYKARA
- Ab initio investigation of the nanotribological properties of the h-BN/h-BN and the h-BN/Au(111) interfaces
a-BN/a-BN ve a-BN/Au(111) yüzeyleri arasındaki nanotribolojik özelliklerin ilk prensip hesapları ile incelenmesi
MERVE BAKSİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ
PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN