Physics / Fizik

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/6

Browse

Filters

2013 - 2019142020 - 202316

Settings

Author: search.filters.author.Çelebi, CemHas files: Yes

Search Results

Now showing 1 - 10 of 30
  • Article
    Citation - WoS: 9
    Citation - Scopus: 9
    High Voltage Response of Graphene/4h-sic Uv Photodetector With Low Level Detection
    (Elsevier, 2023) Jehad, Ala K.; Ünverdi, Özhan; Çelebi, Cem
    A self-powered graphene/silicon carbide (G/4H-SiC) ultraviolet photodetector of a p-i-n like-structure with high voltage response has been fabricated to detect and measure low intensity ultraviolet (UV) radiation. Bilayer graphene sheet grown by chemical vapor deposition (CVD) method was transferred on the top of an epilayer structure of n-/n+ 4 H-SiC. In this structure, two Schottky contacts were formed: one at G/ n- 4H-SiC interface and the other at bulk-4 H-SiC/Cr/Au interface. The photodetector's characteristic measurements revealed low dark current of - 0.58 nA and spectral voltage responsivity of - 0.75 V/W at 300 nm wavelength. Under low level UV illumination of 300 nm wavelength, the photodetector exhibited a leakage current and a photogenerated response voltage of 1.1 nA and 10 mV, respectively. The time-dependent photovoltage measurements displayed a rapid photovoltage response with rise and decay times of -74 ns and - 580 ns, respectively. This novel device holds promise for applications requiring sensitive and self-powered UV detection.
  • Article
    Citation - WoS: 3
    Citation - Scopus: 3
    Amperometric Detection of Nh3 by Aromatic Sam-Modified Graphene
    (IEEE, 2023) Yağmurcukardeş, Nesli; Bayram, Abdullah; Aydın, Hasan; Can, Mustafa; Demiç, Şerafettin; Açıkbaş, Yaşar; Çelebi, Cem
    Ammonia (NH3) is a toxic substance resulting in various acute and chronic effects on individuals. NH3 detection, monitoring methods, and detection tools are desperately needed. In this work, we improved the NH3 sensing capabilities of grapheme (GP) films deposited by chemical vapor deposition (CVD) by modifying aromatic self-assembled monolayer (SAM) molecules such as 5-[(3-methylphenyl) (phenyl) amino] isophthalic acid (MeIPA) and 5-(diphenyl)amino] isophthalic acid (PhIPA) on amperometric detection method. Morphological investigations of the films were carried out by optical and scanning electron microscopy (SEM). Surface potential was characterized with Kelvin probe force microscopy (KPFM), and vibrational properties were characterized with Raman spectroscopy. MeIPA modification increased NH3 uptake by two times compared to unmodified GP. The results indicated that the SAM modification enhanced NH3 molecule adsorption and improved its periodic reversible and reproducible response using the amperometric detection system, indicating that SAM molecules might be a feasible probe for NH3. © 2001-2012 IEEE.
  • Article
    Citation - WoS: 35
    Citation - Scopus: 35
    Cvd Graphene/Sic Uv Photodetector With Enhanced Spectral Responsivity and Response Speed
    (Elsevier, 2023) Jehad, Ala K.; Fidan, Mehmet; Ünverdi, Özhan; Çelebi, Cem
    A self-powered, high-performance graphene/Silicon Carbide (G/4H-SiC) ultraviolet Schottky junction photodetector has been fabricated, and the effect of using monolayer and bilayer graphene on the device performance parameters was investigated. P-type graphene sheets were grown by the chemical vapor deposition (CVD) method, while 4H-SiC material consists of an epilayer structure of n-/n+ on bulk n-SiC. Two photodetector devices have been studied, one with monolayer graphene (MLG) and the other with bilayer graphene (BLG). The proposed photodetector structure reveals the highest spectral responsivity known of a G/4H-SiC UV photodetector so far. Electronic and optoelectronic characterizations were done under an ultraviolet wavelength range from 240 to 350 nm. The results show two spectral responsivity maxima (Rmax) at 285 nm and 300 nm wavelengths. Exhibiting two maxima in spectral responsivity and detectivity is caused by the constructive and destructive interference effects of multiple reflections at the SiC epilayer's interfaces. The photodetector devices exhibit high spectral responsivity (R ? 0.09 AW?1), maximum detectivity (D* ? 2.9 × 1012 Jones), and minimum noise equivalent power (NEP ? 0.17 pWHz-1/2) in both devices. Using bilayer graphene instead of monolayer showed no significant change in both the photogenerated current and the spectral responsivity due to the higher absorption coefficient of bilayer graphene, however, it exhibited a significant improvement in the response speed. The response speed was found to increase by 50 % when bilayer graphene was used as a hole collecting electrode in the G/4H-SiC junction. This is because bilayer graphene creates a narrower depletion layer and higher electric field, which promotes efficient charge separation and recombination. © 2023 Elsevier B.V.
  • Article
    Citation - WoS: 22
    Citation - Scopus: 26
    Flexible Metal/Semiconductor Type Photodetectors Based on Manganese Doped Zno Nanorods
    (Elsevier, 2023) Karagöz, Emine; Altaf, Çiğdem Tuç; Yaman, Ecenaz; Yıldırım, İpek Deniz; Erdem, Emre; Çelebi, Cem; Fidan, Mehmet; Sankir, Mehmet; Demirci Sankir, Nurdan
    High-performance flexible photodetectors are one of the most interesting research areas due to their great possibilities for a variety of applications such as portable and wearable optoelectronics. This study verifies the performance of flexible metal/semiconductor/metal-type photodetector based on pristine and manganese doped ZnO nanorods (ZnO-NRs) prepared in two different concentrations of zinc precursors and manganese dopant at low temperatures. The photodetectors having ZnO-NRs with high aspect ratios were investigated by various material characterization techniques such as electron paramagnetic resonance and photoluminescence spectroscopy to confirm the relationship between defect concentrations and photodetector performance parameters. It has been calculated that the detectivity (D*) and responsivity (R) of the ZnO nanorod-based photodetectors increased 20 and 18 folds, respectively by increasing the concentration of zinc precursor. Besides the D* and R values of the photodetectors, prepared by the 16.5 mM zinc precursor, increased 18 and 4.5-fold, respectively, after manganese doping. We confirmed that even a very low concentration of zinc precursor could produce a photodetector with high performance in photo-response characteristics, flexibility, and stability against 10,000 cycles of convex/concave bending.(c) 2023 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Article
    Citation - WoS: 5
    Citation - Scopus: 5
    Self-Powered Photodetector Array Based on Individual Graphene Electrode and Silicon-On Integration
    (Elsevier, 2023) Yanılmaz, Alper; Ünverdi, Özhan; Çelebi, Cem
    One of the key limitations for the device performance of the silicon (Si) based photodetector arrays is the optical crosstalk effect encountered between photoactive elements as well. The scope of this work is to reduce optical crosstalk and thus increasing the device performances with graphene and Si integration. This paper presents the design, fabrication process, and performance evaluation of self-powered individual Graphene/Silicon on Insulator (GSOI) based Schottky barrier photodiode array (PDA) devices. A 4-element GSOI Schottky barrier PDA with separate graphene electrodes is fabricated to examine possible optical crosstalk encountered between each diode in the array structure. Here, monolayer graphene is utilized as hole collecting separate electrode on individually arrayed n-type Si on SOI substrate by photolithography technique. Each diode in the array exhibited a clear rectifying Schottky character. Photoresponse characterizations revealed that all diodes had excellent device performance even in self-powered mode in terms of an Ilight/Idark ratio up to 104, a responsivity of ∼0.12 A/W, a specific detectivity of around 1.6 × 1012 Jones, and a response speed of ∼1.32 μs at 660 nm wavelength. As revealed by optical crosstalk measurement, the device with pixel pitch of 1.5 mm had a total crosstalk of about 0.10% (−60 dB) per array. These results showed that the optical crosstalk between neighboring n-Si elements can be greatly minimized when graphene is used as separated electrode on arrayed Si on SOI substrate. Our study is expected give an insight into the performance characteristics of GSOI PDA devices which have great potential to be used in many technological applications such as multi-wavelength light measurement, level metering, high-speed photometry and position/motion detection. © 2023 Elsevier B.V.
  • Research Project
    İki boyutlu elektronik uygulamalar için silisen üretimi
    (2015) Çelebi, Cem; Fırat, Volkan
    Gerçekleştirilen 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, Cem
    İki 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, Cem
    Proje 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, Cem
    Yirmi 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: 11
    Citation - Scopus: 10
    Intercalation 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.