Phd Degree / Doktora

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869

Browse

Filters

2023 - 20257

Settings

Subject: search.filters.subject.Physics and Physics Engineering

Search Results

Now showing 1 - 7 of 7
  • Doctoral Thesis
    Mos2, Moo3, Wo3 Tabanlı İnce Film Aygıtlarının Tasarımı, Üretimi ve Optik Karakterizasyonu
    (2025) Tertemiz, Necip Ayhan; Balcı, Sinan; Akdoğan, Yaşar
    Bu 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 Devrim
    Yapay 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 Devrim
    Bu 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, Serkan
    Kuantum 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.
  • Doctoral Thesis
    Markov Olmayan Ortamlar ile Etkileşimdeki Süperiletken Transmon Kübitlerin Kesirli Dinamiği
    (01. Izmir Institute of Technology, 2025) Savacı, Ferit Acar; Erdoğan, Ruha Uğraş; Savacı, Ferit Acar
    Bu tezde, literatürde ilk defa olmak üzere, Mittag-Leffler (ML) tipi ilintilerin Markov bir çevre ile etkileşimde olan transmon kübitlerin eşfazlılık sürelerinin iyileştirilmesine olan etkisini irdeledik. Tez kapsamında gerçekleştirdiğimiz ikinci çalışmada, literatürde ilk defa, amorf bir çevre içindeki kusur ile etkileşimde olan transmon kübitin zaman dinamiğini analiz ettik. Markov karakteristiğine sahip gürültü eksenine dik uygulanan ML ilintili gürültüye ait karakteristik üstelin (KÜ), eşfazlılık süresine ve kubit durum dağılımına etkisini analiz ettik. Bu kapsamda yayıngan ve rastsal telegraf gürültüsünün kesirli genelleştirilmesinden inşaa ettiğimiz iki tip ML ilintili gürültü kullandık. Eşfazlılık süresinin KÜ ile ifade edilen hafızaya bağlı olarak arttığını gözlemledik. Transmon kübit ve üzerinde üretim aşamasında oluşan amorf kaplamadaki tek bir kusur arasında Gaussian olmayan karakteristiğe sahip enerji yayılımına sebep olabilecek, aynı zamanda etkileşimdeki sistem dinamiğinde uzun süreli hafızaya sebep olabilecek ağır kuyruklu Lévy tipi enerji salınımlarını irdeledik. Çevrenin güç tayfı yoğunluğunun zaman bağımlı olma durumunu zamana bağlı kesirli üstel ile betimledik. Bu ifadeye bağlı olarak, transmon kübitin zaman dinamiğini değişken mertebeli kesirli ana denklem ile ifade ettik; zamana bağlı KÜ ile betimlenen ortamın, kübit eşfazlılık süresine etkisinin, açık kuantum sistemlerinde ilk olmak üzere, bilgisayar benzetimlerini gerçekleştirdik.
  • Doctoral Thesis
    Optimization of Zinc Oxide Based Metal - Semiconductor Junction Interface Properties and Applications for Optoelectronic Devices
    (01. Izmir Institute of Technology, 2024) Güzelaydın, Abdurrahman Halis; Tarhan, Enver
    This thesis manifests an experimental investigation on the optoelectronic characteristics of wide band gap thin film zinc oxide semiconductor – metal junction and performance enhancement of ultraviolet photo detectors fabricated utilizing this metal-semiconductor interface. Pristine zinc oxide, aluminum doped zinc oxide and amorphous In-Ga-Zn-O thin film samples with thicknesses varying between 50-250 nm were fabricated from 2' ceramic targets via magnetron sputtering method. Surface properties and thus the zinc oxide – metal junction interface was optimized by altering sputtering parameters. Sputtering gas pressure, power and temperature was varied between 1.5 – 5 mTorr, 50 – 120 W and 25 – 500 °C, respectively. To determine the effects of energetic ion bombardment on the films' surface properties, biases ranging from 5 to 15 W were applied to the substrates during depositions. A 5 nm thick silicon dioxide passivation layer was deposited on zinc oxide thin films to suppress persistent photoconductivity effect. Furthermore, a thermal treatment under ultraviolet irradiation and was applied specifically to amorphous In-Ga-Zn-O thin films after device fabrication to improve their ultraviolet sensing capabilities. Optoelectronic spectral responses of devices were assessed experimentally by using transient photocurrent spectroscopy method. An ultraviolet light source with a 275 nm peak wavelength at 500 µW power was used as illumination source. All devices exhibited photoconductor behavior with ohmic metal-semiconductor junctions under 5 V bias. Amorphous In-Ga-Zn-O Sample 10 attained a dark current of 140 nA and reached a photocurrent level of 3.8 µA with a photo-to-dark current ratio of 27, yielding a spectral response of 1830 A/W. The calculated external quantum efficiency for this device was 825000%.
  • Doctoral Thesis
    Synthesis, Properties and Applications of Tungsten Oxide Nanostructures
    (01. Izmir Institute of Technology, 2023) Kahraman, Zeynep; Balcı, Sinan; Genç, Aziz
    In this study, tungsten oxide nanostructures, which are n-type semicon ductors with a band gap between 2.6-2.8, have been studied extensively. The hydrothermal method was used as the synthesis technique and the phases and morphologies were optimized in a stable and controllable manner. Firstly, sto ichiometric tungsten oxide nanowires with certain ratios were synthesized, and then cobalt doping was made using this synthesis technique. Subsequently, sub-stoichiometric tungsten oxide nanowires, which have oxygen gaps and can show plasmonic properties due to the increased carrier density, were synthe sized, and tungsten oxides with a flower-like hierarchical structure with oxygen gaps were synthesized and grouped according to possible application areas. Accordingly, how oxygen vacancies and hierarchical structures affect pho tocatalysis applications have been examined and it has been seen that ub stoichiometric tungsten oxide works faster until it reaches a certain saturation than stoichiometric tungsten oxide. According to this study, how the system can be manipulated by adding low pH to the system and hydrogen peroxide as an electron acceptor, respectively. It has been observed that it can be done. Hierarchical tunsten oxide has been found to be an ideal catalyst that can work quickly in photocatalysis studies due to its hierarchical structure, which has oxygen vacancies and can absorb light well. Additionally, tungsten oxide attracts attention as a material used in su percapacitor applications. Supercapacitors are long-lasting and fast-reacting electrochemical devices that can provide high power in energy storage and dis charge processes. The use of tungsten oxide in supercapacitor applications can be summarized as follows: when nanoparticles with large surface area are used as electrode material, they increase the interaction with the electrochemical surface and can increase the energy storage capacity. It shows high electro chemical activity as an electrode material. This feature contributes to the high performance of the supercapacitor. Tungsten oxide has a structure suitable for electron and ion conduction. This allows the supercapacitor to have fast charge/discharge capabilities and low internal resistance. Tungsten oxide can show stable performance during electrochemical cycles. This feature ensures the long life of the supercapacitor. In supercapacitor applications, in addition to these features, the electrical conductivity of the material can be increased by increasing the number of electrons carried in the material due to its oxygen gap. Accordingly, we investigated the comparative electrochemical properties and cycling stability of stoichiometric and sub-stoichiometric nanowires. Thanks to its electrochromic properties, the latest application has observed electrochromic changes of oxygen vacancies and cobalt doping