Phd Degree / Doktora
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869
Browse
Search Results
Doctoral Thesis Mos2, Moo3, Wo3 Tabanlı İnce Film Aygıtlarının Tasarımı, Üretimi ve Optik Karakterizasyonu(2025) Tertemiz, Necip Ayhan; Balcı, Sinan; Akdoğan, YaşarBu tezde, iki-boyutlu (2B) malzemelere ve geçiş metali oksitlerine dayalı ince-film cihazların tasarımı, üretimi ve optik/elektriksel karakterizasyonu bütünleşik bir çerçevede ele alınmaktadır. 2B malzemelerin yüksek yüzey-hacim oranına, ayarlanabilir bant aralığına ve güçlü ışık-madde etkileşimlerine rağmen, literatürde geniş alanlı üretim, katman tekdüzeliği ve esnek elektroniğe entegrasyon konularında önemli boşluklar bulunmaktadır. Bu çalışma şu araştırma sorusuna odaklanmaktadır: '2B malzemeler ve metal oksitler, yüksek performanslı optoelektronik ve esnek elektronik mimarilere ölçeklenebilir ve tekrarlanabilir bir şekilde nasıl entegre edilebilir?' Metodolojik olarak, MoS2 sentezi, MoO3 ince filmlerinin film-öncülü kullanılan Kimyasal Buhar Biriktirme yöntemiyle kontrollü kükürtlenmesi yoluyla gerçekleştirilmiştir. Grafen, Düşük Basınçlı Kimyasal Buhar Biriktirme ile büyütülmüş ve hedef substratlara ıslak transfer yöntemiyle aktarılmıştır. WO3 tabanlı elektrokromik filmler Fiziksel Buhar Biriktirme ile üretilmiş ve mikron ölçekli interdijital elektrotlar maskesiz UV-projeksiyon fotolitografi ile tanımlanmıştır. Gümüş nanoteller ve gözenekli platine dayalı esnek elektrotlar, optik-iletkenlik dengesi, bükülme dayanımı ve uzun vadeli kararlılık açısından ayrı ve hibrit konfigürasyonlarda değerlendirilmiştir. Elektrolit tarafında ise liyotropik sıvı kristal formülasyonları kullanılmıştır. Özgün katkılar arasında MoO3→MoS2 dönüşümü için ölçeklenebilir ve tekrarlanabilir bir film-öncül KBR reçetesi ve süreç penceresinin nicel olarak haritalanması, düşük güç rejiminde haritalamaya uygun, kalibre edilmiş bir konfokal Raman protokolü, maskesiz UV-projeksiyon ile İDE'lerin hızlı prototiplenmesi ve AgNT/PPF esnek elektrotların ve hibritlerinin optik-elektriksel-mekanik performansları ile cihazlara entegrasyonlarının karşılaştırmalı analizi yer almaktadır. Bulgular, 2B malzemelerin ve metal oksitlerin fonksiyonel cihazlara doğrudan uygulanabilir, düşük maliyetli, hızlı prototiplemeye uygun ve endüstriyel ölçeklendirmeye elverişli yollarla entegre edilebileceğini göstermektedir.Doctoral Thesis Yarı İletken Yapay Grafen Nanoyapıların Kuantum Monte Karlo ile İncelenmesi(2025) Öztarhan, Gökhan; Güçlü, Alev DevrimYapay yarıiletken grafen nanoyapıları, $U/t \sim 100$ mertebesine ulaşabilen Hubbard modeli etkileşim gücüyle, güçlü korelasyonlu kuantum fazlarının incelenmesi için son derece ayarlanabilir bir platform sunmaktadır. Bu tezde, GaAs kuantum kuyularına nanopattern edilmiş sonlu boyutlu bal peteği örgülerinde manyetik ve metal-yalıtkan geçişlerini incelemek amacıyla yüksek hassasiyetli varyasyonel ve difüzyon Monte Carlo yöntemleri kullanılmaktadır. Sabit örgü sabiti $a = 50$ nm ve 114'e kadar elektron sayısı için, örgü nokta yarıçapı $\rho$'ya bağlı olarak antiferromanyetikten metale bir faz geçişi gösterilmektedir. Kol tipi (armchair) kenarlı altıgen pullarda spin-spin korelasyon fonksiyonları analiz edilerek, sistem geometrisi ve yük homojensizliğinin geçişin keskinliği ve kritik noktası üzerinde belirgin etkileri olduğu ortaya konmaktadır. Ayrıca, uzun menzilli Coulomb etkileşimleri altında, bu kol kenarlı altıgen yapılarda Nagaoka ferro-manyetizmasının ortaya çıktığı gösterilmektedir. Yarı dolulukta bir elektronun eklenmesi veya çıkarılmasıyla tetiklenen manyetik faz geçişi, Hubbard modeli tarafından öngörülen gezici (itinerant) ferromanyetizmanın açık bir göstergesidir. Bulgularımız, $U/t \approx 60$ civarında bu tür manyetik fazların büyük ölçekli ve fiziksel olarak gerçekçi sistemlerde gözlemlenebilirliğini göstererek deneysel çalışmalara önemli bir katkı sunmaktadır.Doctoral Thesis Zikzak Kenarlı Yapay Üçgen Grafen Kuantum Noktaların Elektronik ve Manyetik Özellikleri(2025) Kul, Erdoğan Bulut; Güçlü, Alev DevrimBu tez, zikzak kenarlı yapay üçgen grafen kuantum noktalarının elektronik ve manyetik Özelliklerini, 61 örgü noktasına kadar olan sistemler için, kuantum Monte Carlo yöntemleri kullanarak kapsamlı bir şekilde incelemektedir. Yarıiletken kuantum kuyuları üzerinde üretilen yapay grafen yapıları, doğal grafen sistemlerinde üretim zorlukları ve yapısal bozulmalar nedeniyle gözlemlenemeyen güçlü korelasyonlu fiziksel olayları taklit etmek için ayarlanabilir bir platform sunmaktadır. Çalışmada, sıkı-bağ ve ortalama-alan Hubbard yaklaşımları ile yerelleşmiş Gauss fonksiyonlarının doğrusal kombinasyonları kullanılarak çok parçacıklı deneme dalga fonksiyonları oluşturulmuştur. Bu dalga fonksiyonları, önce Varyasyonel Monte Carlo yöntemi ile optimize edilmiş, ardından Difüzyon Monte Carlo hesaplamalarında başlangıç noktası olarak kullanılmıştır. Bu sayede, ortalama alan yaklaşımlarının ötesine geçerek elektron-elektron etkileşimleri ve spin korelasyonları yüksek doğrulukla modellenebilmiştir. Elde edilen sonuçlar, kuantum kuyu yumuşaklığı veya sonlu boyut etkilerinden bağımsız olarak, nokta yarıçapına bağlı bir antiferromanyetik yalıtkan-metalik faz geçişinin varlığını ortaya koymaktadır. Ayrıca, farklı yapay üçgen grafen kuantum noktaları boyutları için beklenen temel durumların Lieb teoremi ve önceki teorik çalışmalarla tutarlı olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, çalışmada fazladan tek bir elektronun nötr sisteme eklenmesiyle spin depolarizasyonunun gerçekleştiği de ortaya konulmuştur. Bu durum, toplam spin (S) değerinin minimuma düştüğü bir geçişle karakterize edilmektedir. Kenar bölgelerine lokalize olmuş durumların bu spin depolarizasyonu, hem metalik hem de yalıtkan fazlarda gözlemlenmiş ve tam diyagonalizasyon temelli önceki kuramsal öngörülerle uyumlu bulunmuştur. Ayrıca, Hubbard modelinde sonsuz yerel etkileşim sınırında (U → ∞) yarı dolu bir kafese tek bir yük eklendiğinde ortaya çıkması öngörülen bir olgu olan Nagaoka ferromanyetizması da ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu rejimde sistemin kinetik enerjiyi en aza indirmek amacıyla tam spin polarizasyonlu (ferromanyetik) bir temel durumu tercih etmesi beklenmektedir. Ancak, DMC simülasyonlarımız yapay üçgen grafen kuantum noktalarının Nagaoka tipi bir ferromanyetik durum sergilemediğini göstermektedir. Aksine, sistemin temel durumu tutarlı bir şekilde spin-depolarize konfigürasyonları tercih etmektedir.Doctoral Thesis Altıgen Bor Nitrür'deki Tek Foton Yayıcıların Polarizasyon Dinamikleri ve Kuantum Anahtar Dağıtımındaki Uygulamaları(2025) Samaner, Çağlar; Ateş, SerkanKuantum teknolojilerinin ilerlemesi, yüksek performanslı katı-hal tek foton kaynaklarının geliştirilmesine kritik düzeyde bağlıdır. Gelişmekte olan platformlar arasında, altıgen bor nitrür (hBN) içindeki kusurlar, oda sıcaklığında parlak ve kararlı tek foton emisyonu göstermeleri nedeniyle önemli ölçüde dikkat çekmiştir. Ancak, kuantum bilgisini kodlamak için hayati önem taşıyan polarizasyon özelliklerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, dinamik etkileri göz ardı eden zaman ortalamalı ölçüm teknikleri nedeniyle sınırlı kalmıştır. Bu tez, hBN'deki tekil foton yayıcıların nanosaniye ölçeğindeki polarizasyon dinamiklerine yönelik çok yönlü bir araştırmayı sunmakta ve bu yayıcıların kuantum anahtar dağıtımı uygulamasındaki başarılı kullanımını göstermektedir. İlk olarak, doğrusal polarizasyonun zaman çözünürlüklü bir analizini sunup uygulayarak, doğrusal polarizasyon derecesinin statik olmadığını, bunun yerine emisyon ömrü boyunca önemli ölçüde evrildiğini ortaya koyuyoruz. En yüksek düzeyde polarize olmuş fotonların, bozunmanın ilk birkaç nanosaniyesi içinde yayıldığını bulduk. Bu davranışı çözümlemek için, ardından tam bir zaman çözünürlüklü Stokes parametre analizi gerçekleştirdik. Bu gelişmiş yöntem, doğrusal bazda gözlemlenen depolarizasyonun yalnızca rastgele dalgalanmalardan kaynaklanmadığını, aynı zamanda doğrusal polarizasyon derecesi düşerken bile bire yakın bir polarizasyon derecesi gösteren önemli bir dairesel polarizasyon bileşeni ile dinamik bir etkileşimden kaynaklandığını ortaya koymaktadır. Son olarak, bu temel bilgilerden yararlanarak, 2B malzeme tabanlı bir tek foton kaynağının, işlevsel bir kuantum anahtar dağıtımı sistemine ilk entegrasyonunu rapor ediyoruz. Karakterize edilmiş bir hBN kusur merkezi, oda sıcaklığında çalışan serbest uzay B92 protokolü uygulamasında kuantum ışık kaynağı olarak kullanılmış ve %8.95'lik bir kuantum bit hata oranı ile güvenli bir anahtar başarıyla oluşturulmuştur. Bu çalışma, sadece hBN tek foton yayıcılarının karmaşık fotofiziğine dair daha derin bir anlayış sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda pratik kuantum iletişim teknolojileri için sağlam ve ölçeklenebilir bir kaynak olarak uygunluklarını da doğrulamaktadır.