First-principles study of binary group IV-V polymorphs in 2D tetrahex structure
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 693386
- Danışmanlar: DR. SEYMUR JAHANGIROV
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Tetrahex malzemeleri, düzenli bir dörtgen ve altıgen dizisinden oluşan yeni bir iki-boyutlu (2B) malzeme ailesidir ve ilginç elektronik, optik ve mekanik özelliklere sahiptir. Bu çalışmada Tetrahex-karbonda bulunan umut verici fotokatalitik ve auxetic (negatif Poisson oranına sahip) özellikleri göz önünde bulundurarak, bu yapıdaki ikili grup IV V polimorflarının (th-XY2 ile gösterilir, burada X=C, Si ve Y=N, P, As, Sb) özellikleri yoğunluk fonksiyoneli teorisi kullanarak araştırılmış ve bu bileşiklerin önemli ölçüde enerjik, dinamik, termal ve mekanik kararlılık sergilediği gösterilmiştir. Yaptığımız çalışma bu ailede bulunan yapısal anizotropinin güçlü bir şekilde anizotropik mekanik, elektronik ve optik davranışı tetiklediği göstermektedir. Bu malzemeler, grafen ile karşılaştırılabilecek yüksek nihai gerilme göstermektedir ve çoğunluğu yarı iletkendir. th-CAs2'de doğrudan bant boşluğu ve th-CP2'de neredeyse doğrudan bant boşluğu görülmektedir. Ailenin bunlar dışındaki üyeleri dolaylı bant boşluklarına sahiptir. Ayrıca, th-CSb2'de dolaylı-doğrudan bant aralığı geçişi gerinim mühendisliği ile ulaşılabilir. İncelenen bileşikler görünür ve mor ötesi ışık spektrumunu soğuran özelliğine sahiptir ve optoelektronik uygulamalar için uygundur. Bant aralıkları, suyun ayrışması için gerekli olan fotojenere edilmiş enerjiyi sağlayacak kadar geniştir. th-CAs2 ve th-CP2'de bant kenarlarının konumları su oksidasyonu ve redüksiyonu ile mükemmel uyumludur. Ayrıca, yüksek anizotropik yük hareketliliği yük taşınımı ortalama yaşam süresini uzatmaktadır. Tüm bu özellikler sayesinde bu bileşikler, özellikle th-CAs2 ve th-CP2, yüksek performanslı fotokatalitik su ayırma için umut verici adaylar olarak kabul edilebilir. Ayrıca, th-CN2 ve th-SiN2 bileşiklerinin auxetic davranış sergilediği görülmektedir. Bu nadir özellik, bu bileşiklere biyoteknolojiden savunmaya kadar birçok alanda potansiyel kullanım alanı kazandırabilir.
Özet (Çeviri)
Tetrahex materials are a novel family of 2D materials, made of an ordered sequence of tetragons and hexagons, with exotic electronic, optical, and mechanical properties. Motivated by the promising photocatalytic and auxetic properties found in the Tetrahex-carbon, we investigate the behavior of binary group IV- V polymorphs in this structure (denoted by th-XY2 where X=C and Si, and Y=N, P, As, and Sb), through first-principles methods. We demonstrate that these compounds exhibit robust energetic, dynamical, thermal, and mechanical stabilities. Our calculations show that the intrinsic structural anisotropy within this family induces strongly anisotropic mechanical, electronic, and optical behavior. These materials offer high ultimate strain, comparable to that of graphene. The majority are semiconductors in nature, where th-CAs2 and th-CP2 possess direct and quasi-direct band gaps, respectively, and the rest have indirect band gaps. Besides, an indirect-to-direct band gap transition can be induced in th-CSb2 through strain engineering. Studied compounds have good optical absorption in the visible and ultraviolet regions of the light spectrum, suitable for optoelectronic applications. Their band gaps are wide enough to provide the photogenerated energy required for the splitting of water. In th-CAs2 and th-CP2, the positions of band edges are perfectly compatible with the water oxidation and reduction potentials. Besides, they offer anisotropic high charge carrier mobilities, which prolongs the average lifetime of charge carrier drift. Having all these features in one package, these compounds, especially th-CAs2 and th-CP2, can be considered promising candidates for high-performance photocatalytic water splitting. Moreover, we found auxetic behavior in th-CN2 and th-SiN2 around their equilibrium structure. Having this rare feature endows these compounds with potential applicability in numerous areas, from biotechnology to defense.
Benzer Tezler
- Gecekondular ve köken yerleşmelerinin yapısal kültür bağlamında incelenmesi
A Study on squatter settlements and their origins in a cultural context
NEVNİHAL ERDOĞAN
- V.32 modemin hata başarımının bilgisayar benzetimi ile incelenmesi
Performance analysis of V.32 modem
CEM KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
1991
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. ÜMİT AYGÖLÜ
- Equimolar binary compounds: A first-principles based machine learning study
Eşmolar ikili alaşımlar: AB-initio tabanlı makina öğrenme çalışması
CEM ORAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM TEKİN
- Magnezyum ve magnezyum alaşımlarında iş fonksiyonu istif hata enerjisi ilişkisi
The relationship of work function stacking fault energy in magnesium and magnesium alloys
YİĞİT TÜRE
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET TURAN
PROF. DR. ALİ ARSLAN KAYA
- Elmalı ve Alibey su havzalarının uydu görüntü verileriyle izlenmesi ve bilgi sistemi oluşturma olanakları
Başlık çevirisi yok
ÇİĞDEM GÖKSEL