Physics / Fizik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/6
Browse
6 results
Search Results
Research Project Grafen İçeren İşlevsel Nanoyapıların Tasarımı ve Elektronik Özellikleri(2015) Senger, Ramazan TuğrulGrafen ve türevi yapıların elektronik, manyetik özellikleri, işlevsel nanoyapıların tasarımına elverecek biçimde çeşitlilik göstermektedir. Tek tabaka grafen Fermi seviyesindeki Dirac noktaları ve civarındaki doğrusal enerji bantlarıyla kütlesiz fermiyonlara sahip bir yarımetal karakterindedir. Grafenin nano-ölçekli şeritleri (GNŞ) ise, şerit kalınlığına ve topolojisine bağlı olarak yasak bant aralığı değişen yarıiletkendirler. Çift tabaka grafenin, uygulanan bir dış elektrik alan yoluyla yasak enerji bant aralığı değiştirilebilen bir yarıiletken olduğu gösterilmiştir. Yine zigzag kenarlı GNŞ’lerde ve diğer grafen parçalarında, zigzag kenarlar boyunca yerelleşmiş ferromanyetik spin durumlarının olduğu bilinmektedir. Grafenin bu manyetik özelliği çeşitli spintronik uygulamalarında kullanılabilir. Grafen yapıların üzerine ve kenarlarına çok çeşitli element veya moleküller kullanarak kimyasal veya fiziksel işlevlendirme yapıp, yapıya farklı özellikler kazandırmak mümkündür.Research Project Ultra İnce Geçiş Metali Dikalkojenitleri Iıı-v Grubu Bileşikleri ve Bunların Heteroyapıları(2017) Senger, Ramazan Tuğrul;Projenin temel amacı geçiş-metali dikalkojenitlerinin tek tabakalı kristal yapılarının ve bunların kendi aralarında veya farklı metaryellerle oluşturduğu heteroyapıların yapısal, elektronik, manyetik, titreşimsel ve transport özelliklerinin kuramsal ve hesaplamalı yöntemlerle incelenmesidir. Tek tabakalı kristal malzemelerin üzerindeki yoğun akademik ilgi, grafenin, yani tek atom kalınlığındaki grafit tabakasının sentezlenmesinin ardından başlamıştır. Son yıllarda yapılan grafen araştırmaları, gerek deneysel gerekse teorik olarak bu yeni malzeme sınıfı konusunda hızlı bir bilgi birikimi sağlayarak farklı birçok grafen benzeri malzemelerin de önünü açmıştır. Bunlar arasında florografen, grafan, klorografen, silisen, germanen, III-V bileşiklerinin hegzagonal yapıları (h-BN, h-AlN) ve geçiş metali dikalkojenitleri (GMD, örneğin MoS2) sayılabilir. Bu yeni ve zengin malzeme sınıfının ortaya çıkışıyla ?iki boyutlu elektronik? adı altında bir araştırma alanı hızla gelişmektedir. Proje kapsamında yapılan teorik çalışmalar çoğunlukla Yoğunluk Fonksiyoneli Kuramı?nı temel alan hesap teknikleri ile yürütülmüştür. Teorik olarak umut vaat eden bu malzemelerin kapsamlı analizlerinin yapılması, dünyada pek çok grubun aktif çalışma konusu olan deneysel sentezlenme çalışmalarıyla sinerji yaratabilecek bir potansiyel taşımaktadır. Proje kapsamında öncelikle, ele alınan GMD?lerin iki boyutlu yapıların elektronik, manyetik, mekanik ve transport özellikleri hesaplandı. Ardından, bu yapılarda eksik atom durumlarına, diğer kusur durumlarına ve bu kusurlarla beraber elektronik, manyetik ve mekanik özelliklerindeki değişimler ele alındı. Sonrasında, yabancı atomlarla bu malzemelerin etkileşimleri ve buna bağlı olarak özelliklerindeki değişimler incelendi. Ayrıca, bu malzemelerin heteroyapılarının kararlılıkları ve kararlı olanların diğer özellikleriyle beraber elektronik ve transport özellikleri incelendi. Konusu, güncel ve hızla gelişen bir alana giren bu projede özgün çıktılar elde edilmiş ve bu çıktılar nitelikli uluslararası dergilerde yayınlanmıştır.Article Citation - WoS: 67Citation - Scopus: 66Tis3 Nanoribbons: Width-Independent Band Gap and Strain-Tunable Electronic Properties(American Physical Society, 2015) Kang, Jun; Şahin, Hasan; Özaydın, H. Duygu; Senger, Ramazan Tuğrul; Peeters, François M.The electronic properties, carrier mobility, and strain response of TiS3 nanoribbons (TiS3 NRs) are investigated by first-principles calculations. We found that the electronic properties of TiS3 NRs strongly depend on the edge type (a or b). All a-TiS3 NRs are metallic with a magnetic ground state, while b-TiS3 NRs are direct band gap semiconductors. Interestingly, the size of the band gap and the band edge position are almost independent of the ribbon width. This feature promises a constant band gap in a b-TiS3 NR with rough edges, where the ribbon width differs in different regions. The maximum carrier mobility of b-TiS3 NRs is calculated by using the deformation potential theory combined with the effective mass approximation and is found to be of the order 103cm2V-1s-1. The hole mobility of the b-TiS3 NRs is one order of magnitude lower, but it is enhanced compared to the monolayer case due to the reduction in hole effective mass. The band gap and the band edge position of b-TiS3 NRs are quite sensitive to applied strain. In addition we investigate the termination of ribbon edges by hydrogen atoms. Upon edge passivation, the metallic and magnetic features of a-TiS3 NRs remain unchanged, while the band gap of b-TiS3 NRs is increased significantly. The robust metallic and ferromagnetic nature of a-TiS3 NRs is an essential feature for spintronic device applications. The direct, width-independent, and strain-tunable band gap, as well as the high carrier mobility, of b-TiS3 NRs is of potential importance in many fields of nanoelectronics, such as field-effect devices, optoelectronic applications, and strain sensors.Article Citation - WoS: 58Citation - Scopus: 60Layer- and Strain-Dependent Optoelectronic Properties of Hexagonal Aln(American Physical Society, 2015) Keçik, Deniz; Bacaksız, Cihan; Senger, Ramazan Tuğrul; Durgun, EnginMotivated by the recent synthesis of layered hexagonal aluminum nitride (h-AlN), we investigate its layer- and strain-dependent electronic and optical properties by using first-principles methods. Monolayer h-AlN is a wide-gap semiconductor, which makes it interesting especially for usage in optoelectronic applications. The optical spectra of 1-, 2-, 3-, and 4-layered h-AlN indicate that the prominent absorption takes place outside the visible-light regime. Within the ultraviolet range, absorption intensities increase with the number of layers, approaching the bulk case. On the other hand, the applied tensile strain gradually redshifts the optical spectra. The many-body effects lead to a blueshift of the optical spectra, while exciton binding is also observed for 2D h-AlN. The possibility of tuning the optoelectronic properties via thickness and/or strain opens doors to novel technological applications of this promising material.Article Citation - WoS: 6Citation - Scopus: 6Cleavage Induced Rows of Missing Atoms on Znte (110) Surface(American Physical Society, 2013) Çelebi, Cem; Arı, Ozan; Senger, Ramazan TuğrulCleavage induced rows of linear vacancy structures on p-doped ZnTe (110) surface are studied at room temperature by using cross-sectional scanning tunneling microscopy (X-STM). The oscillating contrast superimposed on the Te-driven occupied states neighboring to the vacancy cores are characterized at the atomic scale in order to determine the type of the missing component on the ZnTe surface matrix. We identify three major intensity distributions associated with different vacancy states. The X-STM images of three possible configurations comprising Zn only, Te only, and ZnTe binary vacancy structures on the ZnTe surface are modeled by using ab initio density functional theory calculations. The comparison of the X-STM measurements of each individual vacancy state to the corresponding theoretical simulation showed that unlike the Te vacancy, which leads to a local depression, the absence of Zn only or ZnTe binary gives rise to hillock features on the neighboring Te states of the ZnTe (110) cleaved surface. The theoretical STM images calculated for an undoped ZnTe crystal imply that possible doping-related effects on vacancy-induced features can be disregarded for interpreting the experimentally observed vacancy structures in our samples.Article Citation - WoS: 1902Citation - Scopus: 2049Monolayer Honeycomb Structures of Group-Iv Elements and Iii-V Binary Compounds: First-Principles Calculations(American Physical Society, 2009) Şahin, Hasan; Cahangirov, Seymur; Topsakal, Mehmet; Bekaroğlu, Edip; Aktürk, Ethem; Senger, Ramazan Tuğrul; Çıracı, SalimUsing first-principles plane-wave calculations, we investigate two-dimensional (2D) honeycomb structure of group-IV elements and their binary compounds as well as the compounds of group III-V elements. Based on structure optimization and phonon-mode calculations, we determine that 22 different honeycomb materials are stable and correspond to local minima on the Born-Oppenheimer surface. We also find that all the binary compounds containing one of the first row elements, B, C, or N have planar stable structures. On the other hand, in the honeycomb structures of Si, Ge, and other binary compounds the alternating atoms of hexagons are buckled since the stability is maintained by puckering. For those honeycomb materials which were found stable, we calculated optimized structures, cohesive energies, phonon modes, electronic-band structures, effective cation and anion charges, and some elastic constants. The band gaps calculated within density functional theory using local density approximation are corrected by G W0 method. Si and Ge in honeycomb structure are semimetal and have linear band crossing at the Fermi level which attributes massless Fermion character to charge carriers as in graphene. However, all binary compounds are found to be semiconductor with band gaps depending on the constituent atoms. We present a method to reveal elastic constants of 2D honeycomb structures from the strain energy and calculate the Poisson's ratio as well as in-plane stiffness values. Preliminary results show that the nearly lattice matched heterostructures of these compounds can offer alternatives for nanoscale electronic devices. Similar to those of the three-dimensional group-IV and group III-V compound semiconductors, one deduces interesting correlations among the calculated properties of present honeycomb structures.