Electronic and optical properties of example 2D systems under the vertical electric field
Elektrik alan altında örnek iki boyutlu sistemlerin elektronik ve optik özellikleri
- Tez No: 898304
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 197
Özet
Yüksek taşıyıcı hareket kabiliyeti, üstün termal ve elektriksel iletkenlik ve mekanik sağlamlığı kapsayan olağanüstü özelliklerinden dolayı iki-boyutlu (2B) malzemeler optikten nanoelektroniğe kadar çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında tek katmanlı grafen, 2B molübden karbür (Mo2C) ve 2B tungsten diselenidi (WSe2) kapsayan örnek 2B sistemlerin 0.1 V/angstrom ve 2.5 V/angstrom arasında uygulanan dikey statik elektrik alan (E-alan) altındaki elektronik ve optik özellikleri yoğunluk fonksiyonel teorisine dayanan ilk prensip hesaplamalar ile araştırılmıştır. Uygun değiş-tokuş fonksiyoneli kullanılarak van der Waals etkileşimleri hesaplara dahil edildi. Elektronik bant diyagramları ve durum yoğunluğu grafikleri kullanılarak tek katmanlı grafen ve 2B Mo2C sistemlerinin metal, direkt bant aralığına sahip 2B WSe2 sisteminin ise yarıiletken özellikler gösterdiği doğrulanmıştır. E-alan altında araştırılan sistemlerin tamamında değerlik bandındaki bantların belirli bir E-alan genliğine (Ez) kadar eş enerjili olduğu gözlenirken iletim bandında ise E-alan uygulandığı an kaymalar gözlenmiştir. Grafende artan elektrik alan etkisiyle Dirac noktası yukarı kaymaya, Ez = 0.5 V/angstrom iken sigma∗ bandı ise Fermi seviyesinin (EF) altına kaymaya başlamıştır. Grafen için bilinen bant geçişlerine (pi → pi∗, sigma → sigma∗, sigma → pi∗, pi → sigma∗) ek olarak, sigma∗ → pi∗ geçişi gözlenmiştir. 2B Mo2C için Ez 0.8 V/angstrom değerinden büyük olduğunda Mo atomlarına ait s-orbitallerine karşılık gelen bantlar EF altına kaymış, ve pi plazmon tepelerinin Ez 0.4 V/angstrom'a eşit ve küçük değerleri için kırmızıya, 0.6 V/angstrom ve 2.5 V/angstrom arasındaki değerleri için ise maviye kaydığı görülmüştür. Ez 1.0 V/angstrom'a eşit ve büyük iken 2B WSe2 sisteminin bant aralığı sıfır olarak elde edildiğinden yarıiletkenden metale geçiş gözlendi. EF altına kaymalar çalışılan malzemelerin n-katkılamasını sağladı.
Özet (Çeviri)
From optics to nanoelectronics, two-dimensional (2D) materials have drawn attention due to their extraordinary properties such as high carrier mobility, good thermal and electrical conductivity, and mechanical strength. Electronic and optical properties of example 2D systems containing single-layer graphene, 2D molybdenum carbide (Mo2C), and 2D tungsten diselenide (WSe2) under the vertical (perpendicular) static electric field (E-field) varying between 0.1 V/angstrom and 2.5 V/angstrom are investigated by the first principles calculations based on the density functional theory. Contributions of van der Waals interactions are included by selecting a suitable exchange-correlation functional. Electronic band structure and density of states information confirmed that monolayer graphene and single-layer Mo2C exhibit metallic properties whereas 2D WSe2 is a semiconductor with a direct band gap. For all systems up to some magnitude of the E-field, the bands in the valance band were found to be degenerate whereas shifts took place in the conduction band as the E-field was introduced to the system. By increasing E-field amplitudes, the Dirac point shifted upwards in graphene, and sigma∗ band shifted below the Fermi level at 0.5 V/angstrom. In addition to four well-known interband transitions (pi → pi∗ , sigma → sigma∗ , sigma → pi∗, pi → sigma∗), sigma∗ → pi∗ transition is observed. After an electric field amplitude (Ez) of 0.8 V/angstrom, bands due to the s-orbitals of Mo atoms in monolayer Mo2C shifted below the Fermi level. Additionally, pi plasmon peaks redshifted up to 0.4 V/angstrom and blueshifted between 0.6 V/angstrom and 2.5 V/angstrom. For the monolayer WSe2 system, the band gap becomes zero when Ez is greater than and equal to 1.0 V/angstrom which indicates a semiconductor-to-metal transition under the E-field. Shifts below the Fermi level enabled us to n-dope those systems.
Benzer Tezler
- Ditiyeno[3,2-b;3′,2′-d]tiyofen (DTT)–bor içeren donör akseptör sistemlerin sentezleri ve özellikleri
Synthesis and properties of donor–acceptor systems possessing dithieno[3,2-b;3′,2′-d]thiophen (DTT)–boron
EMİNE BİLLUR SEVİNİŞ
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Derin öğrenme ile süper çözünürlüklü radar görüntüleme
Super resolution radar imaging with deep learning
İREM FADİME ERİM
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIN ERER
- Neodiyum (Nd+3) iyonu ile katkili silisyum oksit (SiO2 ) camlarinin mikro-yapi ve optik özelliklerine ZnSe kuantum noktalarinin etkisi
The effect of neodymium ion (Nd3+) doped silisyum dioxide (SiO2) glasses on the micro-structure and optical properties of ZnSe quantum dots
THAMİ ELBOUKHARİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL ÖZEN
- Ditiyeno[2,3-b;3',2'-d]Tiyofen ve Tiyeno[2,3-b]Tiyofen temelli organik elektronik ve optoelektronik malzemelerin sentezleri ve özelliklerinin incelenmesi
Preparation and investigation of the properties of electro and optoelectro active materials based on Dithieno[2,3-b;3',2'-d]Thiophene and Thieno[2,3-b]Thiophene
ŞULE TAŞKIRAN ÇANKAYA