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
- Tez No: 896594
- Danışmanlar: PROF. DR. SUAT PAT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Bu tez çalışmasında, iki boyutlu geçiş metali dikalkojenitlerinin yapısal, elektronik ve manyetik özellikleri, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi kullanılarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Geçiş metalleri (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta ve W) ve kalkojen atomlarından (S, Se ve Te) oluşan TMDC'lerin, bileşimlerine ve onların fazlarına (hekzagonal veya trigonal) bağlı olarak bu özelliklerin önemli derecede değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. Yapısal analizler, örgü sabitlerinin, bağ uzunluklarının ve katmanlar arası mesafelerin, metal ve kalkojen atomlarının türüne bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. Elektronik yapı analizleri ise, bu malzemelerin yarıiletken, metalik ve manyetik özellikler sergileyebileceğini göstermiştir. Dinamik kararlılık, sonlu yer değiştirme yöntemi ile hesaplanan fonon bant yapıları ile değerlendirilmiş ve hekzagonal fazdaki TMDC'lerin genellikle dinamik olarak kararlı olduğu, trigonal fazdaki bileşiklerinde ise daha fazla sayıdaki yapıda negatif frekanslar gözlemlendiği, bu durumun dinamik kararsızlık gösterdiği belirlenmiştir. 84 adet TMDC arasından 15'inin hem dinamik olarak kararlı hem de manyetik özellik gösterdiği tespit edilmiştir. Bu bileşiklerin manyetik özellikleri 2D Ising modeli ve Monte Carlo simülasyonları ile incelenmiştir. Sonuçlar, yüksek sıcaklık uygulamaları, spintronik cihazlar ve manyetik depolama teknolojileri için bu malzemelerin önemli adaylar olduğunu göstermektedir. Çalışmada ayrıca, Hubbard parametresinin iki boyutlu geçiş metali dikalkojenitlerinin elektronik ve manyetik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Standart DFT yönteminin yetersiz kaldığı durumlarda, Hubbard parametresi ile yapılan DFT+U düzeltmeleri, özellikle geçiş metallerinin d-orbitalleri arasındaki güçlü elektron korelasyonlarının etkilerini hesaba katmaya imkan tanımıştır. Yapılan analizler sonucunda, Hubbard parametresinin malzemelerin yapısal parametrelerinde, elektronik yapılarında, manyetik etkile şimlerinde ve Curie sıcaklıklarında önemli değişikliklere yol açtığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the structural, electronic, and magnetic properties of two-dimensional transition metal dichalcogenides (TMDCs) have been comprehensively investigated using Density Functional Theory (DFT). It was determined that the properties of TMDCs, consisting of transition metals (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W) and chalcogen atoms (S, Se, and Te), significantly vary depending on their composition and their phases (hexagonal or trigonal). Structural analyses revealed that lattice constants, bond lengths, and interlayer distances change depending on the types of metal and chalcogen atoms. Electronic structure analyses showed that these materials exhibit semiconductor, metallic, and magnetic properties. Dynamic stability was evaluated using phonon band structures calculated with the finite displacement method. It was found that TMDCs in the hexagonal phase are generally dynamically stable, while more negative frequencies, indicating dynamic instability, were observed in trigonal phase compounds. Among the 84 TMDCs studied, 15 were identified as both dynamically stable and exhibiting magnetic properties. The magnetic properties of these compounds were analyzed using the 2D Ising model and Monte Carlo simulations. The results indicate that these materials are promising candidates for high-temperature applications, spintronic devices, and magnetic storage technologies. Additionally, the study examined the effect of the Hubbard parameter on the electronic and magnetic properties of two-dimensional TMDCs. In cases where the standard DFT method was insufficient, DFT+U corrections with the Hubbard parameter allowed for better accounting of the strong electron correlations in the d-orbitals of transition metals. The analyses revealed that the Hubbard parameter led to significant changes in the structural parameters, electronic structures, magnetic interactions, and Curie temperatures of the materials.
Benzer Tezler
- Optical and electronic properties of atomically thin layered materials: First principles calculations
Atom inceliğindeki tabakalı malzemelerin optik ve elektronik özellikleri: İlk prensip hesaplamaları
FADIL İYİKANAT
Doktora
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN TUĞRUL SENGER
DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN
- Bazı MXene yapılarının organik moleküllerle etkileşmesinin incelenmesi
Investigation of interaction of some MXene structures with organic molecules
İLKAY ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ETHEM AKTÜRK
- Characterization of two dimensional monolayer systems
İki boyutlu tek katmanlı sistemlerin karakterizasyonu
HALİT İLKSÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYLİN YILDIZ TUNALI
- İki boyutlu kristal yapıların termal özellikleri ve sensör olma potansiyelleri
Thermal properties of two-dimensional crystal structures and their potential as a sensor
ÖZNUR DEMİRKOL
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER DEMİROĞLU
PROF. DR. CEM SEVİK
- 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