Investigations of 2D materials towards thz source and detector applications
2D materyallerin terahertz kaynak ve dedektör uygulamalarına yönelik incelenmesi
- Tez No: 860970
- Danışmanlar: PROF. DR. OKAN ESENTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 199
Özet
Bu çalışma grafenden geçiş metali dikalkojenlerine kadar çeşitli 2 boyutlu (2B) malzemelerin Terahertz kaynak ve dedektör olma potansiyellerini araştırmıştır. Zamana dayalı durağan özellikler Terahertz Zamana Dayalı Spektroskopisi (THz-ZDS) yardımıyla incelenirken dinamik özellikler Zaman Çözülümlü Terahertz Spektroskopisi (ZÇTS) sistemiyle incelenmiştir. Çalışmanın ilk kısmı THz-ZDS ve ZÇTS sistemlerinin optimizasyonuyla ilgilenmiştir ve optimizasyon sonucunda bant aralığı artırılıp maksimum terahertz genliğinde S/N oranı geliştirilmiştir. Optimize edilen sistemler 2B malzemelerin durağan ve dinamik özelliklerini incelemede kullanılmıştır. Birinci örnek setinde çeşitli polimer ve yarı-iletken alttaşlarda kaplı tek katmanlı grafenlerde (TKG) alttaşın ve transfer işleminin etkileri incelenmiştir. Ikinci set örnekler ise polimer ve kuvars üzerine transfer edilmiş çok katmanlı grafen (ÇKG) örnekleridir. Son örnek seti ise geçiş metali dikalkojen (GMD) örnekleridir. Grafen örneklerinin durağan özellikleri polimer alttaşlar için diğer yarıiletken ve kuvars alttaşlara kıyasla daha düşük eklenme kaybı vermiştir. Polimer üzerindeki TKG örneklerinin dinamik özellikleri hızlı yükselme ve sönümlenme zamanına sahiptir. Polimer alttaşlı TKG örneklerinden farklı olarak yarıiletken alttaşlı TKG örnekleri daha zayıf ve çoğunlukla alttaş tepkisi tarafından baskılanmış bir sinyal tepkisi vermiştir ki, bu da salt TKG tepkisini izole elde etmeyi oldukça zorlaştırmıştır. Diğer yandan ÇKG örnekleri 400nm ve 800nm optik uyarılmaya bağlı olarak THz iletkenliğinde bir artış göstermiştir. Oluşan taşıyıcıların sönümlenme süreleri incelendiğinde uzun ömürlü oldukları tespit edilip ortalama ömürlerinin 500ps'den fazla olduğu gözlemlenmiştir. Mika alttaş üzerindeki GMD örnekleri ise iyi mobilite özellikleri olduğundan ve terahertz ışığının plazmon rezonans yükseltilmesinde kullanılmak üzere iyi aday olduklarından THz iletkenlik özellikleri çalışılmıştır. Örnekler yine 400nm ve 800nm ışık ile optik olarak uyarılmışlardır. Her iki örnek de uyarılma sonrası çok hızlı yükselme ve çok hızlı sönümlenme göstermiştir. Bu örnekler de yüksek hızla değiştirme gerektiren uygulamalarda kullanılmaya uygundur.
Özet (Çeviri)
The work investigates static and dynamic properties of 2D materials, graphene to transition metal dichalcogenides, for their possible use as a Terahertz source or detector. The static properties in THz domain were carried out with Time-Domain THz Spectroscopy (THz-TDS), while dynamic properties were investigated via Time-Resolved Terahertz Spectroscopy (TRTS) systems. The initial part of the studies was optimization of the terahertz systems thus after the optimizations the bandwıdth was expanded and S/N have been improved at maximum terahertz amplitude. The systems were used to measure the static and dynamic properties of 2D materials. The single-layer graphene (SLG) on various substrates were monitored to check the polymer substrates and growth/transfer effects on graphene. The multilayer graphene (MLG) samples on polymer and quartz substrates were investigated. Finally, the transition metal dichalcogenide samples were also analysed. The investigation of the static properties of the samples and the substrates showed low insertion losses for polymers compared to semiconductor or quartz substrates. The dynamic responses of SLG samples on polymer substrates showed a metallic-like property, as fast initial rise (carrier generation and quick decay of the observed THz response. Unlike the SLG on polymer samples, the SLG grown/transferred on semiconducting samples revealed a rather weak response dominated by the substrate responses making the extraction of graphene response rather difficult. MLG samples, however, showed an increased THz photoconductivity upon optical excitation with 400nm and 800nm light. TMDC samples of MoSe2/PtSe2 and WSe2 were studied for their THz conductivity properties as a high mobility candidate for plasmon resonance amplification of terahertz radiation. The responses of both samples upon optical excitation with 400nm adn 800nm light showed a fast initial rise and very fast decay for their potential use as high-speed applications requiring fast and reliable switching.
Benzer Tezler
- Biyomagnetik olaylar
Başlık çevirisi yok
M.TOGAN ÇANDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. İNCİ AKKAY
- Monitoring the diffusion and degradation characteristics of crystals via Raman spectroscopy
Kristal yapıların difüzyon ve bozulma karakteristiklerinin Raman spekroskopisi yolu ile gözlenmesi
BARIŞ AKBALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN
- Seçici Lazer Ergitme yöntemi kullanılarak üretilen gözenekli Ti6Al4V matrislere, 2B MXene katkılı epoksi emdirilmesiyle elde edilen metal matrisli kompozit numunelerin farklı ortam şartlarındaki tribolojik davranışlarının ve korozyon dirençlerinin incelenmesi
Investigation of tribological behavior and corrosion resistance in different environmental conditions of metal matrix composite samples obtained by impregnating 2D MXene doped epoxy on porous Ti6Al4V matrices produced by using the Selective Laser Melting method
KEREM TURALIOĞLU
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FATİH YETİM
- The use and investigation of two-dimensional materials in solar cells
Güneş hücrelerinde iki boyutlu malzemelerin kullanımı ve incelenmesi
HÜSEYİN KORKMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR CEM HASAR
- Electrochemical investigations on functionalized 2D graphene, molybdenum disulfide, and nickel sulfide
2 boyutlu işlevselleştirilmiş grafen, molibden disülfit, ve nikel sülfit üzerinde elektrokimyasal araştırmalar
NAVID SOLATI ESKANDAR
Doktora
İngilizce
2022
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SARP KAYA