Renyum tabanlı iki boyutlu malzeme özelliklerinin elde edilmesi ve fotodedektör yapılarında kullanımları
Obtaining the properties of renium-based two-dimensional materials and their use in photodetector structures
- Tez No: 945195
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇAĞLAR DUMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, tek katmanlı ReS₂ ve ReSe₂ malzemelerinin kristal doğrultularına bağlı elektronik, optik ve yapısal özelliklerini karşılaştırmalı olarak birinci ilke hesaplamalarıyla incelemektedir. Yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) kapsamında hem PBE hem de HSE06 fonksiyonelleri kullanılarak, bu malzemelerin elektronik bant yapıları, dielektrik tepkileri, absorpsiyon spektrumları, kızılötesi (IR) aktif fonon modları ve X-ışını kırınım (XRD) desenleri hesaplanmıştır. HSE06 düzeltmeli bant aralıkları ReS₂ için 1,846 eV, ReSe₂ için ise 1,628 eV olarak bulunmuştur. Hesaplanan dielektrik fonksiyonlar, özellikle x ve y yönlerinde z yönüne göre daha büyük genlikler göstermiş ve belirgin düzlem içi anizotropiyi ortaya koymuştur. Absorpsiyon katsayıları, görünür ve UV spektral aralığında 10⁵–10⁶ cm⁻¹ mertebesine ulaşarak, bu malzemelerin güçlü fakat anizotropik ışık-madde etkileşimlerine sahip olduğunu göstermiştir. IR spektrumları x, y ve z yönlerine özgü fonon modları ortaya koyarken, simüle edilen XRD desenleri baskın (00l) yansımalar aracılığıyla katmanlı yapıları doğrulamıştır. Literatürde sıklıkla yalnızca düzlem içi optik yanıtların ele alındığı ya da yalnızca tek bir bileşiğe odaklanıldığı çalışmaların aksine, bu tezde hem bütüncül hem de karşılaştırmalı bir yaklaşım sunarak düşük simetrili 1T fazındaki ReX2 malzemelerin anizotropik davranışlarını ayrıntılı şekilde incelenmiştir. Ayrıca, DFT ile hesaplanan fiziksel parametreler kullanılarak SCAPS-1D simülasyon yazılımı ile Gr/ReX2/PSi/p-cSi/Au konfigürasyonuna sahip fotodedektör yapıları modellenmiştir. Simülasyon sonuçları, her iki yapının da %85–88 aralığında harici kuantum verimliliğine (EQE), 0,74–0,75 V açık devre gerilimine (VOC), 40–43 mA/cm² kısa devre akım yoğunluğuna (JSC), yaklaşık %83 doluluk faktörüne (FF) ve %25'in üzerinde güç dönüşüm verimine (PCE) sahip olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a comparative first-principles investigation of the direction-dependent electronic, optical, and structural properties of monolayer ReS₂ and ReSe₂ materials. Within the framework of density functional theory (DFT), both PBE and HSE06 functionals were employed to compute the electronic band structures, dielectric responses, absorption spectra, infrared (IR)-active phonon modes, and X-ray diffraction (XRD) patterns of these materials. The HSE06-corrected bandgaps were found to be 1,846 eV for ReS2 and 1,628 eV for ReSe2, showing better agreement with experimental values. The calculated dielectric functions revealed significantly higher magnitudes in the x and y directions compared to the z direction, indicating strong in-plane anisotropy. The absorption coefficients reached magnitudes on the order of 10⁵–10⁶ cm⁻¹ within the visible and ultraviolet (UV) spectral ranges, demonstrating strong yet directionally dependent light–matter interactions. While the IR spectra revealed direction-specific phonon modes, the simulated XRD patterns confirmed the layered crystal structures via dominant (00l) reflections. Unlike most previous studies that focus solely on in-plane optical responses or a single compound, this work provides both a unified and comparative perspective on the anisotropic behavior of distorted 1T-phase ReX2 materials. Furthermore, the physical parameters obtained from the DFT calculations were incorporated into the SCAPS-1D simulation software to model photodetector structures with a Gr/ReX₂/PSi/p-cSi/Au configuration. Simulation results showed that both structures possess an external quantum efficiency (EQE) in the range of 85–88%, an open-circuit voltage (VOC) of 0.74–0.75 V, a short-circuit current density (JSC) of 40–43 mA/cm², a fill factor (FF) of approximately 83%, and a power conversion efficiency (PCE) exceeding 25%.
Benzer Tezler
- Renyum nitrür ve renyum katkılı nanokompozit yapılı sert seramik kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of rhenium nitride and rhenium based nanocomposite structural hard ceramic coatings
ZAFER KAHRAMAN
Doktora
Türkçe
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Benzamit türevi ligandların renyum(V) okso komplekslerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of rhenium(V) oxo complexes with benzamide derivative ligands
MURAT YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaMersin ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKAY GÜMÜŞ
PROF. DR. HAKAN ARSLAN
- Tüketilmiş uranyum kullanılan gamagrafi cihazlarında renyum ve bileşiklerinin radyasyon zırh malzemesi olarak özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the radiation shielding properties of rhenium and its alloys as alternative shielding materials in gammagraphy devices using depleted uranium
MELİKE GÜRGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Nükleer MühendislikGazi ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA BİLGE OCAK
DOÇ. DR. ESRA UYAR
- Füzyon plazma cihazının katot malzemesinde kullanılan molibden ve renyum izotoplarının nötronik hesaplamaları
Neutronic calculations of molybidene and rhenum isotopes used in cathodes of fusion plasma device used as coating material in fusion reactors
MUHAMMED GAZİ DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Nükleer MühendislikOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYYUP TEL
- 4-metoksibenzilbenzimidazol, 4-siyanobenzilbenzimidazol ve 4-fenilbenzilbenzimidazol ligandlarını içeren renyum karbonil komplekslerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and electrochemical investigation ofrhenium carbonyl complexes containing 4-methoxybenzylbenzimidazole, 4-cyanobenzylbenzimidazoleand 4-phenylbenzylbenzimidazole ligands
ALPER ÖZCAN