Geri Dön

Identification of single-layer crystalline structures through their electronic and optical properties

Tek katmanlı kristal yapıların elektronik ve optik özellikleri aracılığıyla saptanması

PDF İndir

  1. Tez No: 684182
  2. Yazar: YİĞİT SÖZEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HASAN ŞAHİN, PROF. DR. SİNAN BALCI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 124

Özet

Çok sayıda iki boyutlu (2B) van der Waals tipi malzeme, en ince karbon bileşiği olan grafenin olağanüstü elektronik özellikleriyle sahneye çıkmasından bu yana birçok bilimsel alanın ilgi odağı haline geldi. Kuantum boyut etkilerinden kaynaklanan olağanüstü elektronik davranış, malzemelerin elektronik ve optik özelliklerinin atomik ölçekte araştırılmasını gerektirir. Maddenin bu tür özelliklerinin teorik yaklaşımlar çerçevesinde anlaşılması, yepyeni özellikler barındıran elektronik ve optoelektronik cihazların keşfine ışık tutacak ilk adımıdır. Bu tez, 2D ve kurşunsuz perovskit yapılardan oluşan çeşitli tipteki atomik olarak ince kristallerin elektronik ve optik özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi aracılığıyla saptanmasını ele almaktadır. İlk çalışmada, öncelikle, Ge atomu ile tek katman GaAs arasındaki güçlü etkileşim mekanizması, tek atom adsorpsiyonundan germanen tabakası oluşumuna kadar incelenmiştir. Bunu takiben, Janus ve alaşım tipi GaGeAs kristallerinin dinamik olarak kararlı metalik yapıları, GaAs tek tabakasının Ge atomları ile tek taraflı ve dönüşümlü olarak dekore edilmesi ile keşfedilmiştir. İkinci çalışmada, kurşunsuz CsMnCl3 'ün yığın ve dinamik olarak kararlı ultra ince yapıları tartışılmıştır. CsMnCl3 'ün yığın, çift katmanlı, ve tek katmanlı yapılarının antiferromanyetik özellik gösteren yalıtkan malzemeler olduğu, toplam enerji ve elektronik bant yapısı hesaplamaları doğrultusunda ispatlanmıştır. Üçüncü ve dördüncü bölümler, çift katman GaP/GaSe heteroyapılarının farklı istifleme tiplerinin, ve tek katman Germanyum Oksitin iki farklı altıgen fazının elektronik ve optik karakterizasyon araçları yardımıyla saptanmasına ayrılmıştır. Malzemelerin absorpsiyon, yansıma ve transmisyon spektrumlarının doğru tahmini için, G0W0 yaklaşımını takiben Bethe-Salpeter formalizmi kullanılarak eksitonik etkiler göz önünde bulundurulmuştur. Bu tez çerçevesinde incelenmiş olan farklı tipteki ultra ince kristal yapıların güçlü kuantum sınırlama etkilerine bağlı olarak sergiledikleri ilgi çekici elektronik ve optik özellikler, onların nano boyuttaki elektronik ve optoelektronik cihaz uygulamalarında kullanılabilecek gelecek vaat eden adaylar olduğunu doğrular niteliktedir.

Özet (Çeviri)

A large number of two-dimensional (2D) van der Waals type materials have become a focus of interest in many scientific fields, ever since the thinnest carbon compound, graphene, takes to the stage with its exceptional electronic properties. The outstanding electronic behavior resulting from quantum size effects requires an investigation of the electronic and optical features of materials at the atomic scale. The understanding of such properties of matter within the framework of the theoretical approaches is the first step to shed light on the discovery of electronic and optoelectronic devices including brand new features. This thesis discusses the identification of electronic and optical properties of several types of atomically thin crystals, consisting of 2D and lead-free perovskite structures, by means of density functional theory (DFT). In the first study, primarily, the strong interaction mechanism between Ge atom and single-layer GaAs was studied starting from single atom adsorption to detached germanene layer formation. Following that dynamically stable metallic structures of Janus and alloy type GaGeAs crystals are discovered by performing one-sided and alternated decoration of GaAs single-layer with Ge atoms, respectively. %The Raman spectroscopy is found to be applicable for phase detection as the theoretically calculated Raman spectra of each polytype exhibit distinctive signals. In the second study, bulk and dynamically stable ultra-thin structures of lead-free CsMnCl$_3$ are discussed. According to total energy and electronic band structure calculations, bulk, bilayer, and single-layer structures of CsMnCl$_3$ are robust antiferromagnetic insulators. In third and fourth chapters are devoted to the identification of different stacking types of GaP/GaSe heterobilayers, and two different hexagonal phases of single-layer Germanium Oxide by means of electronic and optical characterization tools, respectively. In these studies, for the purpose of providing an accurate solution for the prediction of absorption, reflectance, and transmission spectra of materials, excitonic effects are considered by employing Bethe-Salpeter formalism following the $G_0W_0$ approximation. Wide range of atomically thin crystal structures studied within the framework of this thesis are verified to be promising candidates for the development of future nano-sized electronic and optoelectronic device applications thanks to their attractive electronic and optical properties arising from strong quantum confinement effects.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    39233

    ZSM-5 zeolitinin sentezinde SI/AI oranı ile kristal boyut ve morfolojisinin denetlenmesi

    The Controlling of morphology and crystal size with Si/Al ratio in synthesizing of zeolite ZSM-5

    MURAT ALTUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. AYŞE ŞENATALAR ERDEM

  2. Tez No

    831798

    Sezaryen sütür tekniklerinin istmosel oluşumuna etkisinin değerlendirilmesi

    Evaluation of the effect of cesarean suture techniques on isthmocele formation

    YASAMAN YAMRALI

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kadın Hastalıkları ve DoğumAfyonkarahisar Sağlık Bilimleri Üniversitesi

    Kadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET YILMAZER

  3. Tez No

    631089

    First-principles investigation of novel single-layers and heterostructures of group III-IV elements

    Grup III ve IV elementlerinin tek katmanlı ve heteroyapılarının ilk prensipler ile incelenmesi

    YANKI ÖNCÜ YAYAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÜMİT HAKAN YILDIZ

    PROF. DR. HASAN ŞAHİN

  4. Tez No

    890110

    Theoretical investigation of structural, vibrational, electronic, and elastic properties of ultra-thin anisotropic materials

    Ultra-ince anizotropik malzemelerin yapısal, titreşimsel, elektronik ve elastik özelliklerinin teorik incelenmesi

    KADİR CAN DOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET YAĞMURCUKARDEŞ

    DOÇ. DR. SERKAN ATEŞ

  5. Tez No

    662857

    Modelling and analyses of damped multi-layered structures

    Sönümlü çok katmanlı yapıların modellenmesi ve analizleri

    MEHMET SAİT ÖZER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK

Geri Dön