Physics / Fizik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/6
Browse
5 results
Search Results
Research Project Grafen Nanoşeritlerde Elektronik Korelasyon Etkiler(2018) Güçlü, Alev DevrimBu projenin temel amacı grafen nanoşeritlerde elektron etkileşimleri ve farklı türde safsızlıkların sistemin elektronik ve manyetik özellikleri üzerine etkilerini araştırmaktır. Eşsiz manyetik özellikleri ve buna bağlı olarak spintronik alanında kullanılma potansiyelinden dolayı özellikle zikzak kenarlı nanoşeritler üzerine yoğunlaşılmış, sayısal hesaplamalar ortalamaalan ve çok-parçacık teknikleri kullanarak yüksek performanslı bilgisayarlar yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Başlıca üç bölümden oluşan projenin ilk bölümde nanoşeritlerin zikzak kenarlarında elektron yoğunluğuna bağlı Wigner kristalleşmesini inceledik. İlk olarak izole bir zikzak kenar ele alıp, Wigner kristalleşmesinin oldukça yüksek sayılabilecek elektron yoğunluklarında (3/5 kenar doluluk oranında) oluşabildiğini konfigürasyon-etkileşim hesaplamalarıyla gösterdik. Nötr zikzak kenarlarda feromanyetik bir durum oluştuğu bilinen bu yapılarda manyetizmasının da Wigner lokalizasyonuna bağlı olarak salınımlara tabi olduğunu ve komşu elektronların feromanyetik eşleşmeden antiferomanyetik eşleşmeye geçiş yaptığını gösterdik. Ardından, şerit kalınlığına bağlı olarak, zıt kenarlarası etkileşimlerden dolayı 2 nm?den düşük kalınlıklarda Wigner kristalleşmesinin baskılandığını, daha kalın nanoşeritlerde ise hem elektronların hem de deliklerin kristalleşebileceğini gösterdik. İkinici bölümde, rastgele dağılımlı uzun ve kısa erimli safsızlıkların zikzak kenarların manyetik fazlarına olan etkilerini inceledik. Uzun erimli safsızlıkların, güncel deneysel sonuçlarla uyumlu olarak, düzensizlik şiddeti arttıkça sistemin antiferromanyetik durumdan ferromanyetik duruma geçmesine neden olabileceğini gösterdik. Buna karşın, kısa erimli safsızlıkların ise antiferomanyetik fazın kararlılığını arttırdığını gözlemledik. Projenin son bölümünde ise iki manyetik adatom arasındaki spin-spin korelasyonlarının nanoşeritteki konumlarına göre nasıl değiştiğini Hirsch-Fye kuantum Monte Carlo tekniğini kullanarak araştırdık. Altörgü tipi, ve kenar durumlarına uzaklıklarının etkilerinin önemli olduğunu ve genel olarak spin alınganlıklarının kenar durumları tarafından sönümlendirildiklerini gördük. Fakat eğer safsızlıklar kenar atomlarıyla aynı altörgüde bulunuyorlarsa, spin alınganlıklarının kuvvetlenebileceğini de gösterdik.Article Citation - WoS: 10Citation - Scopus: 10Spin-Spin Correlations of Magnetic Adatoms on Graphene(American Physical Society, 2015) Güçlü, Alev Devrim; Bulut, NejatWe study the interaction between two magnetic adatom impurities in graphene using the Anderson model. The two-impurity Anderson Hamiltonian is solved numerically by using the quantum Monte Carlo technique. We find that the interimpurity spin susceptibility is strongly enhanced at low temperatures, significantly diverging from the well-known Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida result which decays as R-3.Article Citation - WoS: 58Citation - Scopus: 60Microscopic Theory of the Optical Properties of Colloidal Graphene Quantum Dots(American Physical Society, 2014) Özfidan, Işıl; Korkusinski, Marek; Güçlü, Alev Devrim; Mcguire, John A.; Hawrylak, PawelWe present a microscopic theory of electronic and optical properties of colloidal graphene quantum dots (CGQDs). The single-particle properties are described in the tight-binding model based on the pz carbon orbitals. Electron-electron screened Coulomb direct, exchange, and scattering matrix elements are calculated using Slater pz orbitals. The many-body ground state and excited states are constructed as a linear combination of a finite number of excitations from the Hartree-Fock (HF) ground state (GS) by exact diagonalization techniques. HF ground states corresponding to semiconductor, Mott-insulator, and spin-polarized phases are obtained as a function of the strength of the screened interaction versus the tunneling matrix element. In the semiconducting phase of a triangular CGQD, the top of the valence band and the bottom of the conduction band are found to be degenerate due to rotational symmetry. The singlet and triplet exciton spectra from the HF GS are obtained by solving the Bethe-Salpeter equation. The low-energy exciton spectrum is predicted to consist of two bright-singlet exciton states corresponding to two circular polarizations of light and a lower-energy band of two dark singlets and 12 dark triplets. The robustness of the bright degenerate singlet pair against correlations in the many-body state is demonstrated as well as the breaking of the degeneracy by the lowering of symmetry of the CGQD. The band-gap renormalization, electron-hole attraction, fine structure, oscillator strength, and polarization of the exciton are analyzed as a function of the size, shape, screening, and symmetry of the CGQD. The theoretical results are compared with experimental absorption spectra.Article Citation - WoS: 26Citation - Scopus: 27Electron-Electron Interactions and Topology in the Electronic Properties of Gated Graphene Nanoribbon Rings in Möbius and Cylindrical Configurations(American Physical Society, 2013) Güçlü, Alev Devrim; Grabowski, Marek; Hawrylak, PawelWe present a theory of the electronic properties of gated graphene nanoribbon rings with zigzag edges in Möbius and cylindrical configurations. The finite width opens a gap and nontrivial topology of the Möbius ring leads to a single edge with edge states with an induced, effective gauge field, in analogy to topological insulators. The single zigzag edge leads to a shell of degenerate states at the Fermi level and a ferromagnetic (FM) ground state at half-filling, i.e., at charge neutrality, due to electron-electron interactions. For fractional fillings, both the magnetic moment and the energy gap are found to oscillate as a function of the shell filling. In cylindrical rings, the two edges lead to AF ground state at half-filling but FM ground state at fractional fillings.Article Citation - WoS: 38Citation - Scopus: 41Zero-Energy States of Graphene Triangular Quantum Dots in a Magnetic Field(American Physical Society, 2013) Güçlü, Alev Devrim; Potasz, P.; Hawrylak, P.We present a tight-binding theory of triangular graphene quantum dots (TGQD) with zigzag edge and broken sublattice symmetry in an external magnetic field. The lateral size quantization opens an energy gap, and broken sublattice symmetry results in a shell of degenerate states at the Fermi level. We derive a semianalytical form for zero-energy states in a magnetic field and show that the shell remains degenerate in a magnetic field, in analogy to the zeroth Landau level of bulk graphene. The magnetic field closes the energy gap and leads to the crossing of valence and conduction states with the zero-energy states, modulating the degeneracy of the shell. The closing of the gap with increasing magnetic field is present in all graphene quantum dot structures investigated irrespective of shape and edge termination.