Modelling of Moiré superlattices of heterobilayer structures using continuum quantum Monte Carlo methods
Heterobilayer yapıların Moiré süper kafeslerinin sürekli kuantum Monte Carlo teknikleri kullanılarak modellenmesi
- Tez No: 923249
- Danışmanlar: PROF. DR. ALEV DEVRİM GÜÇLÜ, DOÇ. DR. UMUT ADEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Geçiş metali dikalkojenitlerinin Moiré heteroyapıları, yarı dolumda yalıtkan hal, Wigner kristalizasyonu ve gezgin (Stoner) ferromanyetizması gibi egzotik fiziksel olgular göstermektedir. Gezgin (Stoner) ferromanyetizması, benzer enerji seviyelerindeki elektronlar arasındaki değişim etkileşimlerine bağlı olarak tercih edilen ferromanyetik konfigürasyonlar ile açıklanabilmektedir. Bu tür malzemelerde yük taşıma dinamikleri üçgen örgü oluşturan ve moiré potansiyeli adı verilen bir potansiyel tarafından belirlenmektedir. Moiré potansiyel, sonlu yapılar için Gausyenlerin bir toplamı olarak tanımlanabilmektedir. Sıkı Bağlam (TB) modeli, gerçek uzayda lokalize orbitaller kullanılarak etkileşmeyen parçacıklara sahip elektronik sistemleri anlamak için kullanılan en basit yaklaşımdır. Hubbard modeli, elektronlar arasındaki Coulomb itme kuvvetinin dahil edilmesiyle sıkı bağlam modelinin çok cisimli bir uzantısıdır. Hubbard modelinin ortalama alan yaklaşımı (ortalama alan Hubbard, MFH) temel hali öz-uyumlu bir şekilde çözmek için kullanılabilmektedir. Varyasyonel Monte Carlo (VMC) ve Difüzyon Monte Carlo (DMC); korele elektronların temel hal enerjilerini ve spine bağlı yoğunluklarını hem gerçek hem de yapay örgülerde doğru bir şekilde elde etmek için kullanılmaktadır. Deneme dalga fonksiyonları, VMC ve DMC hesapları için Slater-Jastrow formunda verilen başlangıç dalga fonksiyonlarıdır. Bu çalışmada, sonlu büyüklükteki moiré heteroyapıların manyetik fazlarını araştırmak üzere MoSe$_2$/WS$_2$ hetero-çift katmanları için sonlu moiré potansiyeli tanımlanarak VMC ile optimize edilmiş TB ve temel hal MFH orbitalleri kullanılarak DMC hesapları gerçekleştirilmiştir. Bulgularımız, van Hove tekilliğinin bulunduğu 3/2 dolumda ferromanyetik temel halin varlığını göstermektedir. Daha büyük potansiyel için 1/3 dolum civarında uyarılmış hal olarak Wigner kristali gözlenmektedir.
Özet (Çeviri)
Moiré heterostructures of transition metal dichalcogenides (TMD) show exotic physical phenomena such as insulating phase at half-filling, Wigner crystallization and itinerant (Stoner) ferromagnetism. Itinerant (Stoner) ferromagnetism can be explained through favored ferromagnetic configurations due to exchange interactions between the electrons occupying similar energy levels. The charge carrier dynamics in such materials is determined by a potential called moiré potential that forms a triangular lattice. Moiré potential can be defined as a sum of Gaussians for finite structures. Tight-Binding (TB) model is the simplest approximation used to understand electronic systems with non-interacting particles by using localized orbitals in real space. Hubbard model is a many-body extension of TB model by incorporation of Coulomb repulsion between electrons. Mean-field approximation of Hubbard model (Mean-Field Hubbard, MFH) can be used to solve for ground state self-consistently. Variational Monte Carlo (VMC) and Diffusion Monte Carlo (DMC) are continuum Monte Carlo methods that are used for calculating ground state energies and spin-dependent densities of correlated electrons accurately in both real and artificial lattices. Trial wave functions are initial wave functions for VMC and DMC calculations given in Slater-Jastrow form. In this study, in order to investigate magnetic phases of finite-size moiré heterostructures, a finite moiré potential for MoSe$_2$/WS$_2$ heterobilayers is defined, and DMC calculations were performed by using VMC-optimized TB and ground-state MFH orbitals. Our findings show the presence of ferromagnetic ground state at 3/2 filling where van Hove singularity occurs. For larger potential amplitude, Wigner crystal states around 1/3 filling were observed as excited states.
Benzer Tezler
- Simulation and modelling of superlattice infrared photon sensors
Süperörgü kızılötesi foton sensörlerinin simülasyon ve modellenmesi
MUSTAFA CAN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BEŞİKCİ
- Band modelling of N-type superlattice detector systems with using empirical pseudopotential method
Empirical pseudopotentıal metodu kullanılarak N-tipi süperörgü dedektör sistemlerinin band modellemesi
KAZIM AKEL
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL ERGÜN
- Mo-N kaplamaların ark fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterisation of Mo-N coatings by arc physical vapour deposition technique
M. KÜRŞAT KAZMANLI
- Yüksek hızlı tren hatlarında fleş ve nivelman bozulmalarının modellenmesi
Modelling of alignment and longitudinal level deterioration at high speed railway
MURAT VERGİ TACİROĞLU
Doktora
Türkçe
2015
UlaşımSüleyman Demirel Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT TIĞDEMİR
PROF. DR. MUSTAFA KARAŞAHİN
- Aktif çamurda çoklu substrat gideriminin modellenmesi
Modelling of multiple substrate removal in activated suludge process
GÜLEN EREMEKTAR
Doktora
Türkçe
1997
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OLCAY TÜNAY