Physics / Fizik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/6
Browse
19 results
Search Results
Research Project İki boyutlu elektronik uygulamalar için silisen üretimi(2015) Çelebi, Cem; Fırat, VolkanGerçekleştirilen projede, günümüzde önemi gittikçe artan, sadece silikon atomlarından oluşmuş tek atom kalınlığındaki silisen malzemesinin üretilmesi ve karakterizasyonlarının yapılması amaçlanmıştır. Molibden Disülfid (MoS2) ve Boron Nitrür (BN) gibi iki boyutlu malzeme ailesi içerisinde yer alan ve tıpkı karbon nanotüplerdeki gibi kristal oryantasyonuna bağlı olarak yarımetalik, iletkenlik veya yarıiletkenlik gibi birçok farklı elektiriksel özellik sergilemesi öngürülen silisen üzerine yapılan çalışmalar büyük ölçüde teorik hesaplamalar çerçevesinde kalmıştır. Ancak Ag, Ir gibi iletken tabanlarda büyütülebilen silisenin yalıtkan yüzeylere aktarılamaması, bu malzeme üzerine yapılması öngörülen ve silisenin kendisine has yapısal, elektronik ve optik özelliklerinin belirlenmesine yönelik deneysel çalışmalar çok büyük ölçüde sınırlı kalmaktadır. Bu nedenle silisenin dielektrik veya yalıtkan bir yüzeye aktarılması veya böyle bir yüzeyde büyütülebilmesi büyük önem kazanmaktadır. İletken tabanla elektronik etkileşimlerden dolayı, sadece silisenin kendisine ait karakteristik Raman spektroskopisi ölçümleri bulunmamaktadır. Proje kapsamında gerçekleştirilen deneylerde, ultra yüksek vakum (UHV) koşulları altında silisyum atomları bir SiC katı kaynağından buharlaştırılarak, bu silisyum atomlarının 6H-SiC kristali üzerinde büyütülen epitaksiyel grafen tabakaları ve 6H-SiC(0001) yüzeyi tabanına gönderilmiştir. Grafen ve altıgen kristal örgü yapılı SiC yüzeyinde silisen büyütme çalışmaları farklı hedef alttaş sıcaklıklarında sistematik olarak gerçekleştirilmiştir. SiC yüzeylerinde ve epitaksiyel grafen üzerinde silisen katmanı üzerinde Raman spektroskopisi ölçümleri yapılmıştır. SiC yüzeyindeki epitaksiyel grafen tabakası üzerinde büyütülen silisen katmanları mekanik ayrıştırma ile SiO2/Si yalıtkan alttaşlara aktarılmıştır. Elde edilen örneklerde silisen katman veya katmanlarının oluşup oluşmadığı SEM, EDX, STM, Optik Mikroskop ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) yöntemleri kullanılarak incelenmiş ve bu ölçümlerden elde edilen verilerin analizleri yapılmıştır.Research Project Epitaksiyel Grafen Nanoşerit Ağları(2016) Çelebi, Cemİki boyutlu balistik taşınım, oda sıcaklığında kuvantum hall etkisi, Klein paradoksu ve majorana fermiyonları gibi birçok olağanüstü fiziksel olgunun ilk kez gözlemlendiği tek katman grafende, bir yasak enerji bandı aralığı bulunmamaktadır. Bu durum grafenin, özellikle mikroelektronik ve optoelektronik alanlarında, transistör veya optik duyarlı malzeme olarak kullanılabilmesini engellemektedir. İki boyutlu grafende yasak enerji bandı aralığı oluşturmak için, grafeni kuvantum noktası veya nanoşerit gibi daha düşük boyutlarda kuvantize olmuş yapılara dönüştürmek gerekmektedir. Bu gibi nanoyapıların fabrikasyonu için e-demeti litografisi ve/veya taramalı tünelleme mikroskobu (STM) litografisi gibi görece zahmetli ve karmaşık nanofabrikasyon teknikleri kullanılmaktadır.Research Project Silikon karbür nanotel / karbon nanotüp heteroyapılı hibrat alan emisyon elektron kaynağı(2018) Çelebi, CemProje kapsamında yapılan deneylerle, Silikon Karbür (SiC) yarıiletkeninin üstün malzeme özelliklerinin ve grafen yapısının muazzam alan emisyon özelliğinin biraraya getirilmesiyle, SiC nanotel/karbon nanotüp yapılı bir elektron kaynağının üretimi yapılmıştır. SiC nanotel/karbon nanotüp heteroyapısının fabrikasyonu nanoküre litografisi, reaktif iyon aşındırma ve epitaksiyel grafen büyütme gibi bir dizi ardışık metod kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Nanofabrikasyonu yapılan elektron kaynağının vakum ortamında uygulanan sürme elektrik alanlar altında, alan emisyon tünelleme akım değerleri saptanmıştır. Bu deneyler farklı en/boy oranlarına sahip bir dizi SiC nanotel örneği için tekrarlanarak, alan emisyon eşik potansiyel değeri en düşük, yüksek akım yoğunluklu elekton demeti oluşturan elektron kaynağının yapısal ve elektriksel özellikleri belirlenmiştir. Bu ölçümler UV ışık etkisi altında tekrarlanarak, SiC yarıieltken kristalinde açığa çıkan fotoelektronların alan emisyon elektron akımına katkısı incelenmiştir. Literatürdeki örneklerle karşılaştırıldığında, proje kapsamında üretilen SiC nanotel/karbon nanotüp heteroyapısının çok daha az bir enerji ile (düşük elektrik alan) yüksek koherentlikte ve yüksek akım yoğunluklarında elektron demeti yaydığı bulunmuştur. Özellikle en/boy oranı 10?un üzerinde olan ve çeperleri grafenleştirilmiş SiC nanotel örneklerinden elde edilen alan emisyon akım yoğunluğunun, UV ışık altında çok daha yüksek değerlere ulaşabildiği gösterilmiştir. Tamamlanan proje ile üretimi yapılan nanoyapılandırılmış hibrit alan emisyon kaynağı üzerine gerçekleştirilen bu araştırmayla, ülkemizin ihtiyaç duyduğu teknolojik altyapı ve bilgi birikimine katkı sağlandığı düşünülmektedir. Verimi yüksek bir alan emisyon elektron kaynağının yerli imkânlarla üretilip geliştirilmesinin, proje raporu önsözünde bahsedilen teknolojik cihazların imal edilmesi konusunda ülkemizin dışa bağımlılığını azaltması beklenmektedir.Research Project Biyotaklit güneş yakıt cihazı için grafen temelli elektrotlar(2019) Ocakoğlu, Kasım; Çelebi, Cem; Ünlü, Cumhur Gökhan; Tozlu, CemYirmi birinci yüzyılın en büyük sorunu artan dünya nüfusuyla beraber enerji ihtiyacında gözlenen artıstır. Bu ihtiyacı karsılamak amacıyla bilim dünyası çevre dostu, yenilenebilir alternatif enerji kaynakları arayısına yönelmistir. Günes enerjisi, günes ısıgını absorblayarak enerji dönüsümü saglayan yeni materyaller sayesinde süphesiz en çok ümit vadeden alternatif enerji kaynagı olarak karsımıza çıkmaktadır. Bu projenin amacı, hali hazırda günes enerjisinden yararlanarak yakıt elde edebilen cihazlara kıyasla daha üstün özelliklere sahip, yeni günes-yakıt cihazları için elektrodlar tasarlamaktır. Dolayısıyla elde edilecek olan bu elektrodun tasarımında elektrik iletimindeki benzersiz özellikleri ve düz bir yüzeye sahip olması nedeniyle tek katmanlı grafen yüzeyler kullanılmıstır. Grafen, Cyanidioschyzon merolae (C. Merolae) gibi dogal fotosentetik sistemlerden enerji transferinde neredeyse ideal bir elektrod gibi davranır. Bu hedeften yola çıkarak oldukça kararlı dogal fotosentetik kompleksler, fonksiyonel gruplar ile modifiye edilmis grafen kaplı elektrod yüzeyine spesifik olarak baglanmıstır. Proje kapsamında (i) daha önce kullanılan elektrodların aksine, ısık absorblayan fotosentetik kompleks yapıların yüzeye spesifik bir sekilde baglandıgı elektrodların eldesi, (ii) kontrollü bir oryantasyonun saglanmasıyla ısık absorpsiyonunun arttırılması ve bunun bir sonucu olarak foto dönüsüm verimliliginin yükselmesi, (iii) elde edilen elektrodun bir yıgın heteroeklem (BHJ) günes hücresi içindeki aktivitesinin incelenmesi, hedeflenmistir. Bu amaçla genis bir literatür arastırması yapılmıs, mevcut metodlara yeni yaklasımlar önerilmistir. Yüksek düzeyde disiplinlerarası özellikte olan bu proje çalısmasında, spektroskopiden moleküler biyolojiye, fotosentetik komplekslerin biokimyasından grafen elektrodların nanomühendisligine, fotosentetik yapılardaki plasmonik ve plasmon artısına dahası günes hücresi çalısmalarına kadar uzanan genis bir yelpazede deneyim sahibi olmayı sunmaktadır. Tüm bu disiplinlerin bir araya gelmesiyle fotoelektrokimyasal enerji dönüsümün gerçeklesebilmesi için gereken tecrübe ve uzmanlık temin edilmis olacak ve ?yesil? biyofotoelektrod yapım hedefi amaçlanmıstır. Proje içerigi, Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulu (BTYK) ve TÜBITAK tarafından Ulusal Bilim ve Teknoloji Politikaları kapsamında belirlenen Vizyon 2023 Strateji Belgesi'nde, öncelikli stratejik teknoloji alanları içinde, nanoteknoloji baslıklı kısmın, nanoelektronik, nanofotonik ve nanobiyoteknoloji alt baslıkları ile ilgili olup ülke öncelikleri arasındadır.Article Citation - WoS: 11Citation - Scopus: 10Intercalation Leads To Inverse Layer Dependence of Friction on Chemically Doped Mos2(IOP Publishing, 2023) Açıkgöz, Oğulcan; Guerrero, Enrique; Yanılmaz, Alper; Dağdeviren, Ömür E.; Çelebi, Cem; Strubbe, David A.; Baykara, Mehmet Z.We present results of atomic-force-microscopy-based friction measurements on Re-doped molybdenum disulfide (MoS2). In stark contrast to the widespread observation of decreasing friction with increasing number of layers on two-dimensional (2D) materials, friction on Re-doped MoS2 exhibits an anomalous, i.e. inverse, dependence on the number of layers. Raman spectroscopy measurements combined with ab initio calculations reveal signatures of Re intercalation. Calculations suggest an increase in out-of-plane stiffness that inversely correlates with the number of layers as the physical mechanism behind this remarkable observation, revealing a distinctive regime of puckering for 2D materials.Article Citation - WoS: 4Citation - Scopus: 4Graphene/Soi-based Self-Powered Schottky Barrier Photodiode Array(American Institute of Physics, 2022) Yanılmaz, Alper; Fidan, Mehmet; Ünverdi, Özhan; Çelebi, CemWe have fabricated a four-element graphene/silicon on insulator (SOI) based Schottky barrier photodiode array (PDA) and investigated its optoelectronic device performance. In our device design, monolayer graphene is utilized as a common electrode on a lithographically defined linear array of n-type Si channels on a SOI substrate. As revealed by wavelength resolved photocurrent spectroscopy measurements, each element in the PDA structure exhibited a maximum spectral responsivity of around 0.1 A/W under a self-powered operational mode. Time-dependent photocurrent spectroscopy measurements showed excellent photocurrent reversibility of the device with ∼1.36 and ∼1.27 μs rise time and fall time, respectively. Each element in the array displayed an average specific detectivity of around 1.3 × 1012 Jones and a substantially small noise equivalent power of ∼0.14 pW/Hz-1/2. The study presented here is expected to offer exciting opportunities in terms of high value-added graphene/Si based PDA device applications such as multi-wavelength light measurement, level metering, high-speed photometry, and position/motion detection.Article Citation - WoS: 10Citation - Scopus: 10The Comparison of Transient Photocurrent Spectroscopy Measurements of Pulsed Electron Deposited Zno Thin Film for Air and Vacuum Ambient Conditions(Elsevier, 2019) Özdoğan, Mehmet; Yiğen, Serap; Çelebi, Cem; Utlu, GökhanPhotoconduction mechanism of ZnO thin films that produced by Pulsed Electron Deposition method is systematically investigated by taking Transient Photocurrent Spectroscopy measurements for different atmospheres including high vacuum and air environments. Response and recovery rates of photocurrent in the air are faster than the rates in high vacuum condition. The results in the presented work clearly indicate that the photoconduction of ZnO thin films with high surface-area-to-volume ratio are surface-related and mostly governed by adsorption/desorption of oxygen and water molecules in the atmosphere. Therefore, the high surface interaction tendency of ZnO surface with the atmosphere inevitably leads to charge transfer from surface to adsorbates and/or vice versa.Article Citation - WoS: 2Citation - Scopus: 2Impact of Encapsulation Method on the Adsorbate Induced Electrical Instability of Monolayer Graphene(AVS Science and Technology Society, 2019) Kalkan, Sırrı Batuhan; Yanılmaz, Alper; Çelebi, CemMonolayer graphene transferred onto a set of silicon carbide (SiC) substrates was encapsulated with a thin SiO2 film in order to prevent its interaction with atmospheric adsorbates. The encapsulation of graphene samples was realized by using two different thin film growth methods such as thermal evaporation (TE) and state-of-the-art pulsed electron deposition (PED). The encapsulation efficiency of these two techniques on the structural and electrical characteristics of graphene was compared with each other. Scanning electron microscopy (SEM) analysis showed that unlike the SiO2 thin film grown with PED, structural defects like cracks were readily formed on TE grown films due to the lack of surface wettability. The electronic transport measurements revealed that the electrical resistivity of graphene has been increased by two orders of magnitude, and the carrier mobility has been subsequently decreased upon the encapsulation process with the PED method. However, in-vacuum transient photocurrent spectroscopy (TPS) measurements conducted for short periods and a few cycles showed that the graphene layer encapsulated with the PED grown SiO2 film is electrically far more stable than the one encapsulated with TE grown SiO2 film. The results of TPS measurements were related to the SEM images to unravel the mechanism behind the improved electrical stability of graphene samples encapsulated with the PED grown SiO2 film.Article Citation - WoS: 50Citation - Scopus: 52Monitoring the Characteristic Properties of Ga-Doped Zno by Raman Spectroscopy and Atomic Scale Calculations(Elsevier, 2019) Horzum, Şeyda; İyikanat, Fadıl; Senger, Ramazan Tuğrul; Çelebi, Cem; Sbeta, Mohamed; Yıldız, Abdullah; Serin, TülayWe experimentally and theoretically study how the structural and vibrational properties of zinc oxide (ZnO) are modified upon Gallium (Ga) doping. The characteristics of Ga-doped ZnO thin films which are synthesized by sol-gel spin coating method on glass substrates are monitored by using X-ray diffraction (XRD) and Raman scattering measurements. For atomic-level understanding of the experimental findings state-of-the-art density functional theory (DFT) based calculations are also performed. DFT calculations reveal that both the substitution and adsorption of Ga atoms in ZnO are energetically possible and substitutional doping in ZnO is the most favourable scenario. XRD measurements show that all the films are in wurtzite structure and the crystallite size of the films decreases with increasing Ga doping. In addition, Raman analysis show that strong vibrational modes at about 100 and 441 cm(-1) are associated with E-2(low) and E-2(high) phonon branches of ZnO, respectively. While the frequency of the E-2(low) mode downshifts with increasing Ga concentration, the E-2(high) phonon mode is not affected by the Ga doping. Furthermore, E-Ga phonon branch, stemming from the substituted Ga atoms, emerges at low frequencies. It is also seen that the Raman intensity of the E-G(a) peak linearly increases with increasing Ga concentration. Experimental results on the vibrational properties are in good agreement with the ab initio phonon calculations. (C) 2018 Elsevier B.V. All rights reserved.Article Citation - WoS: 22Citation - Scopus: 27Mechanisms Behind Slow Photoresponse Character of Pulsed Electron Deposited Zno Thin Films(Elsevier, 2020) Özdoğan, Mehmet; Çelebi, Cem; Utlu, GökhanSemiconducting Zinc Oxide (ZnO) is ideal candidate for ultraviolet (UV) photodetector due to its promising optoelectronic properties. Photoconductive type ZnO photodetectors, which is fabricated in metal-semiconductor-metal configuration, show mostly very high photoconductivity under UV light, but they are plagued by slow photoresponse time as slow as several tens of hours, even more. Most of the studies claimed that atmospheric adsorbates such as water and oxygen create charge traps states on the surface and remarkably increase both the photoconductivity and response time. There are also limited studies, which claim that the defect states acting as hole trap centers prolong response time significantly. However, the underlying physical mechanism is still unclear. Here we study the effects of both adsorbates and defect-related states on the photoresponse character of Pulsed Electron Deposited ZnO thin films. In order to distinguish between these two mechanisms, we have compared the time-dependent photoresponse measurements of bare-ZnO and SiO2 encapsulated-ZnO thin film samples taken under UV light and high vacuum. We show that the dominant mechanism of photoresponse in ZnO is the adsorption/desorption of oxygen and water molecules even when the measurement is performed in high vacuum. After the encapsulation of sample surface by a thin SiO2 layer, the adsorption/desorption rates can significantly improve, and the effects of these molecules partially removed.