Theses supervised by Doç. Dr. Umut Aydemir
11 theses · Bursa Uludağ Üni̇versi̇ty, Koç University
Su altında görünür ışık haberleşmesi
Günümüzde su altında haberleşme için yüksek maliyetli ve çevresel donanımlara bağlı çözümler kullanılmaktadır. Öte yandan, görünür ışık ile iletişim (VLC) yeni nesil iletişim teknolojilerinden olup elektromanyetik spektrumun görünür bölgesindeki ışığı kullanarak veri iletimini amaçlayan bir teknolojidir. Radyo Frekans (RF) teknolojisinin su altı ortamda yetersiz olmasından dolayı en önemli rakibi olan VLC teknolojisi veri iletimi açısından çok daha avantajlıdır. Bu çalışmada tasarlanan VLC sisteminde ışığın doğrusal yönlülük özelliği kullanılarak sadece hedeflenen alıcı ile iletişim gerçekleştirilmektedir. Gizli bir faz kaydırmalı anahtarlama yöntemi ile verinin şifrelendiği, VLC ile veri gönderimi gizlilik protokolü üzerine çalışmalar yapılmıştır. Haberleşme, tasarlanan verici ve alıcı devreler ile gizli anahtarlama kodlaması kullanılarak çift-yönlü veri iletimi gerçekleştirilebilecek mikroişlemci aracılığıyla sağlanmaktadır. Su altı ortamında RF ve optik haberleşmeyi ayıran en önemli fark su ortamının RF tarafından iletken olarak algılanırken, VLC için dielektrik olarak algılanmasıdır. Çalışmanın odak noktası olan su ortamı için önerilen protokol, deneysel olarak farklı tuzlu derişimlere sahip su altı ortam şartlarında, alıcı – verici arası farklı yönlendirme açılarında, veri paketi teslim oranı ve gecikme süresi başarım ölçümleri dikkate alınarak test edilmiştir. Yapılan testler bir SCD sensör ile karakterize edilmiş ve simülasyonları sağlanarak motor kontrolü ve sesli uyarı ikaz sistemi geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmada VLC'nin su altı haberleşme performansı 1 metrelik bir akvaryumda farklı derişimlerde tuz konsantrasyonu için deneysel olarak tartışılmıştır.
Kızılötesi ışık ile invaziv olmayan kan şekeriölçüm sisteminin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında, kan şekeri seviyesini ölçmek için alternatif olarak invaziv olmayan bir yöntem elde etmek için yakın kızılötesi (NIR) tabanlı bir LED sensör devresi geliştirilmiştir. Sistem 940 nm dalga boyundaki NIR LED'leri kullandı. Analog sinyal, bir filtre ve bir amplifikatör devresi aracılığıyla iletildi. Daha sonra çıkış voltajının ölçüldüğü dijital bir sinyale dönüştürülmüş ve bir Arduino UNO kullanılarak glikoz seviyesi hesaplanmıştır. İn vitro testte, glikoz çözeltisinin değişen konsantrasyonları ile çıkış voltajının değiştiği ve iki değişken arasında iyi bir korelasyon olduğu gözlendi ve bu, in vivo testi motive etti. Deneyimizi üç senaryoya göre gerçekleştirdik: (i) Belli bir miktar glikoz suda çözülür ve ekipmanımızla glikoz konsantrasyonu ölçülür, (ii) katılımcılardan 5 cm3 kan alınır ve kan şekeri seviyesi ölçülür. Cihazımız tarafından bir test tüpünde ve daha sonra bu numune altın standart ekipmana taşınır ve kan şekeri seviyesinin gerçek değeri ölçülür. Tasarladığımız optik ekipmanımızda ölçülen voltaja karşı kan şekeri seviyesi, aralarında oldukça doğrusal bir ilişki olduğunu gösterir. (iii) kan şekeri seviyesi parmak ucu üzerinden ölçülür ve altın standart değer ile karşılaştırılır. Bu durumda ölçüm hatası %25'i geçmez ve kan şekeri düzeyine göre voltaj değişimi doğrusal olmayan bir davranış gösterir. Tasarlanan sistemin maliyetinin düşük olması ve kabul edilebilir bir hata sağlaması, diyabetik hastalar için ticarileştirilmeye uygun hale getirmektedir.
Transport properties of thermoelectric materials displaying structural phase transition
Developing renewable, sustainable, and environmentally friendly energy conversion technologies is crucial for addressing the global energy crisis. Waste heat recovery using thermoelectric materials has emerged as a promising solution to support energy sustainability. The efficiency of thermoelectric materials depends on their figure of merit, zT, which represents their ability to convert heat into electricity. However, achieving optimal zT values in thermoelectric materials is a complex task due to the interdependence of transport properties. This thesis study focused on phase-changing binary copper chalcogenides (Cu3-xTe2 and Cu2Se) and Li3Sb, as well as a p-type half-Heusler compound, NbCoSn, to investigate their synthesis, characterization, and thermoelectric properties. Synthetic rickardite mineral, Cu3-xTe2 samples exhibited phase transitions, with the second transition leading to improved thermoelectric performance. Zn- and Ag-substitution on the samples affected the phase transition temperature and transport properties. Cu2Se, another thermoelectric material, was studied for its mid-temperature thermoelectric performance. Two synthesis methods were employed, and the incorporation of nano-B or C-coated nano-B was investigated. The study on c-Li3Sb focused on its high-energy ball milling synthesis method and observed stress/pressure-induced phase transitions. The thermoelectric properties of c-Li3Sb showed degenerate semiconducting behavior, but its air sensitivity posed challenges for implementation in energy harvesting applications. Addressing the poor thermoelectric performance of p-type NbCoSn was investigated through Co-deficiency and Zr-substitution. Zr-substitution was found to be more effective in improving the thermoelectric properties of the material.
Designing n-type zintl phases for thermoelectric power generation applications
The advancement of technology and a growing global population have increased energy demand, with over 60% of generated energy lost as waste heat, highlighting inefficiencies. Recovering waste heat is crucial for sustainable energy solutions. Thermoelectric materials, which convert heat into electricity, are of significant interest due to their silent operation, lack of moving parts, and scalable solid-state design. Thermoelectric generators use temperature gradients for power generation, and their efficiency is measured by the dimensionless figure of merit, zT (zT = α²σT/( κlat + κe)), where α is the Seebeck coefficient, σ is electrical conductivity, κlat is lattice thermal conductivity, κe is electronic thermal conductivity, and T is temperature. Achieving optimal zT is challenging due to the interdependence of these properties. Certain ternary and binary metal phosphides, like GaP, NaSnP, and SrLiP, show promising potential as thermoelectric materials due to their superior electronic properties and low thermal conductivities, outperforming PbTe and Bi2Te3. Zintl phase thermoelectric materials, known for their tunable electronic transport properties, complex crystal structures, and low thermal conductivities, also exhibit high thermoelectric efficiencies. Notably, Mg3Sb2-based Zintl phases are particularly interesting for their excellent zT values as n-type materials, highlighting their potential in advancing thermoelectric technology. In this thesis, the synthesis and characterization of binary and ternary phosphides have been explored. These phosphides were synthesized through solid-state synthesis or high-energy ball milling (also known as mechanochemical synthesis), followed by spark plasma sintering to achieve densification for measurement of physical properties. Efforts were made to identify the most efficient synthesis routes for ternary phosphides. Despite rigorous efforts, our exploration encountered significant obstacles owing to the high air sensitivity of the ternary phases and substantial resistivity characteristic of the binary phases. These properties rendered the measurement of both electrical and thermal conductivities unfeasible. Subsequent investigations focused on the design and determination of electrical and thermal transport properties of innovative and efficient n-type Mg3Sb2-based Zintl phases, such as CaMg2Sb2 and CaMg2Bi2. This was achieved through band structure engineering, employing doping strategies with tellurium and lanthanum (Ca0.8La0.2Mg2.1Sb2, Ca0.9La0.1Mg2.1Sb1.95Te0.05, Ca0.8La0.2Mg2.1Bi2 and Ca0.9La0.1Mg2.1Bi1.95Te0.05). These samples were successfully synthesized using high-energy ball milling and sintered through the spark plasma sintering technique. With the help of microstructural characterization and WDX analysis determination of effective doping has been made. Transport measurements were conducted to determine the thermoelectric performance of doped and undoped samples between 300-700 K. After introducing La and Te doping, resistivity and thermal conductivity values had a decrease, Seebeck coefficient values shifted from positive to negative across the entire temperature range studied. Additionally, the observation of negative Hall mobility values indicated that the electrical conductivity in these materials is predominantly due to the movement of free electrons, suggesting that effective doping strategies have indeed increased the carrier concentrations. Also, the calculations made to determine the main contribution of thermal conductivity values revealed that the main contribution is coming from the lattice thermal conductivity part. In conclusion, the La and Te doped Mg3Sb2-based samples, specifically CaMg2Sb2 and CaMg2Bi2, demonstrate potential as efficient n-type thermoelectric materials. By increasing the electrical conductivity values and achieve a promising zT value these findings suggest their viability for incorporation into complete Zintl phase thermoelectric modules, offering promising pathways for enhancing thermoelectric technology's effectiveness and sustainability.
Developing high-efficiency ternary thermoelectric phosphides in the systems Ca-Ag-P and Ca-Cu-P
Since the discovery of the thermoelectric (TE) effect by Seebeck, Peltier, and Thomson in the XIXth century, thermoelectricity has attracted significant attention for both fundamental science and industrial applications. Nowadays, this interest has been rejuvenated by the ever-growing worldwide energy demand and the concomitant environmental concerns tied to the emission of pernicious greenhouse gases. Among renewable energy sources, thermoelectricity stands out for not only waste-heat harvesting but also for being replaced by commercial refrigerators. Considering that about two-thirds of the energy produced is lost as waste heat, this versatile technology is quite useful as it converts heat into electricity and vice-versa. The thermoelectric efficiency of a given material is quantified through the dimensionless thermoelectric figure of merit, zT, defined as zT= α2σT/(κl+κe) where α, σ, κl, κe and T correspond to the Seebeck coefficient, electrical conductivity, lattice thermal conductivity, electronic thermal conductivity, and temperature, respectively. The higher the zT value at a given temperature, the higher the thermoelectric efficiency of the module. The challenge to overcome in thermoelectricity is thus clearly material: a good thermoelectric material should possess low electrical resistivity to minimize heat losses through Joule effect, high thermopower to maximize the thermoelectric effect, and low thermal conductivity to maintain a temperature gradient large enough between either side of the thermocouple. Ternary phosphides (CaAgP and CaCuP) are stable and can exhibit promising thermoelectric properties. To date, these materials have remained largely unexplored, but recent theoretical studies demonstrate their high predicted thermoelectric efficiencies. In this thesis study, the electrical and thermal transport properties of p-type CaAgP and CaCuP materials were investigated through Zn, Na, Sn, nano-boron (nB), and La doping. CaAgP and CaCuP powders have been synthesized by high-energy ball milling and were sintered by spark plasma sintering technique. The dopants were introduced to the materials by applying the same synthesis processes. Additionally, annealing procedures were performed on certain samples following the sintering process. Detailed chemical characterization of these polycrystalline materials has been carried out. Thermoelectric examinations of the materials obtained in the desired purity and composition have been completed. The mechanical properties of thermoelectrically promising samples were measured. The measurements of the dielectric constant of CaAgP and CaCuP, and thermoelectric modeling were also conducted by the Korean partner. The intrinsically doped CaAg0.90P sample achieved the highest zT value of approximately 0.33 at 823 K, with additional dopants failing to further enhance zT values in the CaAgP compound. Notably, the sample doped with 0.05 at.% nano boron demonstrated the maximum hardness within the Ca-Ag-P system. In the CaCuP system, the zT value improved significantly, increasing from 0.37 to 0.45 at 823 K for the Zn-doped and annealed Ca1.05Cu0.95P-Zn0.05 sample. Additionally, the inclusion of nano boron and zinc not only enhanced zT values but also improved the mechanical properties of the CaCuP and CaAg0.90P microstructures. These findings underscore the importance of detailed experimental and computational studies on ternary phosphides, which can substantially contribute to the development of new thermoelectric materials and their applications.
Designing Mg3(Sb,Bi)2 and MgAgSb for low- and mid-temperature thermoelectric applications
In response to growing concerns over environmental pollution, global warming, and greenhouse gas emissions, many countries are striving to achieve net-zero emissions by 2050. Given that approximately 60% of the energy produced is lost as waste heat, thermoelectric (TE) materials present a promising solution for converting this waste heat into electricity. The conversion efficiency of thermoelectric materials is quantified by the dimensionless thermoelectric figure of merit, zT = S2σT/(κl+κe), where S, σ, κl, κe and T are the Seebeck coefficient, electrical conductivity, lattice thermal conductivity, electronic thermal conductivity and temperature, respectively. Achieving high zT values is challenging due to the interdependent nature of these transport properties. The first part of this thesis focuses on the synthesis, characterization, and transport property evaluation of Nb incorporated Mg3Sb2-Mg3Bi2 solid solutions for low temperatures. The grain boundary complexion phenomena and its effects on transport properties were investigated. As a result of a space charge region formed in grain boundaries, the conduction barrier in grain boundary region was lowered and scattering of charge carriers was inhibited. The achievement of low thermal conductivity coupled with low resistivity values and elevated carrier mobility, contributed to the attainment of high zT values, particularly in low-temperature regimes. For mid-temperature applications, the effectiveness of MgB2 incorporation on the thermoelectric properties of Mg3(Sb,Bi)2 system was investigated, inspired by the energy filtering effect. Despite negligible changes in carrier concentration, a significant increase in the Seebeck coefficient of composite materials is observed. This phenomenon is attributed to energy filtering, where carriers are selectively scattered. The addition of MgB2 induces a reduction in the electronic component of thermal conductivity, resulting in a low κ value at 673 K. The achievement of a high Seebeck coefficient, coupled with low thermal conductivity, contributes to high zT values. The second part of this thesis focuses on the synthesis, characterization, and thermoelectric performance of polycrystalline MgAg0.97Sbx (x = 1, 0.995, 0.975) materials. DSC analysis revealed phase transitions at approximately 588 K (α- to β-MgAgSb) and 655 K (β- to γ-MgAgSb). An additional annealing step was incorporated to eliminate the β-MgAgSb phase, improving the crystal structure stability and transport properties. The impact of Sb content on electronic transport characteristics was investigated. Further studies on sintering and annealing parameters revealed that Mg-Ag anti-site defects and strain-induced defects influence thermoelectric behavior, with high Seebeck coefficients, high Hall and weighted mobilities, and low lattice thermal conductivity, resulting in a zT of 0.82 at 330 K. Additionally, the effect of various dopants (Y and Nb on the Mg site, Zn and Co on the Ag site, and Ge and Te on the Sb site) was investigated.
From phase-engineered MoAlB to MOB Mbene-MOF nanocomposites: a viable route to high-performance electrocatalysts for hydrogen evolution
The growing global energy crisis and the environmental consequences of fossil fuel consumption have accelerated the search for clean and sustainable energy sources. Among these, hydrogen has emerged as a promising energy carrier due to its high gravimetric energy density and zero-carbon emissions upon use. Electrocatalytic water splitting offers a green and efficient route to hydrogen generation, but its widespread application is hindered by the need for high-performance, earth-abundant electrocatalysts capable of facilitating both the hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen evolution reaction (OER). Two-dimensional (2D) transition metal borides, known as MBenes, have recently gained attention as next-generation electrocatalysts owing to their high electrical conductivity, chemical stability, and large surface area. In this thesis, a two-step strategy was developed to design MBene-based nanostructures for efficient HER catalysis. In the first part of this thesis, the synthesis and chemical characterization of Mo2AlB2 were investigated using MoAlB, a member of the ternary transition metal boride (MAB phase) family. The primary objective of this study was to develop a novel approach for obtaining Mo2AlB2, which is considered the most suitable precursor phase for MoB MBene due to its favorable bonding characteristics. However, Mo2AlB2 is metastable and cannot be synthesized directly through conventional solid-state methods. Existing techniques reported in the literature typically require high temperatures, prolonged reaction times, and multiple processing steps. To address these limitations, a more efficient, low-temperature synthesis method was developed. The reaction was carried out at 450 °C for 2 hours using HCl gas, which was generated in situ through the thermal decomposition of NH4Cl. This process enabled the production of high-purity Mo2AlB2 in a single step. Structural and compositional analyses using XRD, SEM, TEM, EDX, ICP-MS and XPS confirmed the successful synthesis of Mo2AlB2 as a viable precursor for MoB MBene. In the second part of the thesis, MoB MBene was synthesized from the MoAlB phase using a Lewis acid molten salt etching method. The as-obtained MBene was then combined with Ni-BDC, a nickel-based metal-organic framework (MOF), and deposited directly onto nickel foam via a solvothermal process at varying loading ratios. The aim was to fabricate a nanocomposite with a well-integrated interface that could lower the overpotential for HER by harnessing the high surface area of Ni-BDC and the excellent electrical conductivity of MoB MBene. At a current density of 10 mA cm-2, the nanocomposite containing 7.5 wt.% MoB MBene exhibited an overpotential of 214 mV. Upon annealing at 400 °C, the formation of nickel nanoparticles further increased the surface area, resulting in a significantly reduced overpotential of 120 mV. Moreover, chronopotentiometric analysis demonstrated remarkable long-term stability, with the optimized catalyst maintaining consistent performance over 50 hours at 50 mA cm-2. This work introduces an efficient synthesis route for MBene-type materials and demonstrates their successful integration into hierarchical nanocomposites for electrocatalytic hydrogen production. The findings not only expand the synthetic toolbox for 2D boride materials but also underscore the promise of MBene-MOF architectures in green energy applications.
Otonom araçlar için statik ve dinamik logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi
Mühendisler, otonom araçların geliştirilmesi ve yeni özelliklerin kazandırılması için durmadan çalışmaktadırlar. Otonom araçların geliştirilmesi ve yaygınlaştırılabilmesi için çok farklı dallarda çalışmalar yapılmakta ve bu çalışma alanlarında bir tanesi de araç üzerinde bulunan otomotiv aydınlatma ürünleridir. Otonom araçların hayatımıza girmesinden ötürü, araçların çevresindeki sürüş hareketliliğini algılama şekli ve uyarma şekli yeniden tanımlanması gereğini beraberinde getirmiştir. Bu bağlamda otonom araçlarda kullanılacak yeni nesil aydınlatma sistemleri, aracın içerisinde ve dışındaki çevre ile iletişime geçmesini sağlayacak ve otonom araçların kabulüne katkıda bulunacaktır. Gelişen otomotiv aydınlatma sistemleri sayesinde araç içerisinin kişiselleştirilmesinin mümkün olacağı gibi, güvenliği arttıracak, etkileşimli iletişime izin verecek ve daha konforlu bir sürüş hizmetlerine olanak sağlayacaktır. Bu yeni nesil aydınlatma sistemleri hem araç içerisindeki yolcuların hem de araç çevresindeki yaya ve canlıların güvenliğini arttırması ön plandadır. Bu tez çalışmasıyla, araç içerisinde ve dışında özelleştirilebilir, kişiselleştirilebilir, daha algılanabilir ve güvenlik sağlayacağı düşünülen yüksek kontrasta, çözünürlüğe ve kompleks optik lens tasarımlarına sahip logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu sayede araçların 360° etrafında statik, dinamik ve animasyonlu grafiklerin oluşturulmasıyla otonom araçlarda yol ve sürüş güvenliğinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada farklı lens sayılarına sahip logo projeksiyon lambalarının optik lens tasarımları ve simülasyonları yapılmıştır. Kontrast ve çözünürlüğe etki eden parametreler belirlenmiş ve aralarındaki ilişki sayısal olarak kıyaslanmıştır. Maliyeti azaltmak, görünebilirliğini arttırmak ve kompakt yapısıyla birçok alanda kullanılabilmesi kolaylaştırmak için farklı elektronik devre tasarım çalışmaları da yapılmıştır. Daha sonrada sanal ortamda yapılan bu çalışmaların nedenli doğruluğa sahip olduklarını göstermek için referans seçilen beş lensli kompleks optik yapıya sahip statik logo projeksiyon lambasının prototip üretimi gerçekleştirilmiştir ve tüm sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Otonom araçlar için statik ve dinamik logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi
Mühendisler, otonom araçların geliştirilmesi ve yeni özelliklerin kazandırılması için durmadan çalışmaktadırlar. Otonom araçların geliştirilmesi ve yaygınlaştırılabilmesi için çok farklı dallarda çalışmalar yapılmakta ve bu çalışma alanlarında bir tanesi de araç üzerinde bulunan otomotiv aydınlatma ürünleridir. Otonom araçların hayatımıza girmesinden ötürü, araçların çevresindeki sürüş hareketliliğini algılama şekli ve uyarma şekli yeniden tanımlanması gereğini beraberinde getirmiştir. Bu bağlamda otonom araçlarda kullanılacak yeni nesil aydınlatma sistemleri, aracın içerisinde ve dışındaki çevre ile iletişime geçmesini sağlayacak ve otonom araçların kabulüne katkıda bulunacaktır. Gelişen otomotiv aydınlatma sistemleri sayesinde araç içerisinin kişiselleştirilmesinin mümkün olacağı gibi, güvenliği arttıracak, etkileşimli iletişime izin verecek ve daha konforlu bir sürüş hizmetlerine olanak sağlayacaktır. Bu yeni nesil aydınlatma sistemleri hem araç içerisindeki yolcuların hem de araç çevresindeki yaya ve canlıların güvenliğini arttırması ön plandadır. Bu tez çalışmasıyla, araç içerisinde ve dışında özelleştirilebilir, kişiselleştirilebilir, daha algılanabilir ve güvenlik sağlayacağı düşünülen yüksek kontrasta, çözünürlüğe ve kompleks optik lens tasarımlarına sahip logo projeksiyon lambalarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu sayede araçların 360° etrafında statik, dinamik ve animasyonlu grafiklerin oluşturulmasıyla otonom araçlarda yol ve sürüş güvenliğinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada farklı lens sayılarına sahip logo projeksiyon lambalarının optik lens tasarımları ve simülasyonları yapılmıştır. Kontrast ve çözünürlüğe etki eden parametreler belirlenmiş ve aralarındaki ilişki sayısal olarak kıyaslanmıştır. Maliyeti azaltmak, görünebilirliğini arttırmak ve kompakt yapısıyla birçok alanda kullanılabilmesi kolaylaştırmak için farklı elektronik devre tasarım çalışmaları da yapılmıştır. Daha sonrada sanal ortamda yapılan bu çalışmaların nedenli doğruluğa sahip olduklarını göstermek için referans seçilen beş lensli kompleks optik yapıya sahip statik logo projeksiyon lambasının prototip üretimi gerçekleştirilmiştir ve tüm sonuçlar karşılaştırılmıştır.
İki boyutlu GaSe katkılı PVP ince film tabanlı fotodedektörlerin üretilmesi ve incelenmesi
Bu tez çalışmasında, PVP+%GaSe solüsyonundan üretilmiş ince filmlerin optik ve elektriksel karakteristikleri belirlenerek iki boyutlu yarıiletken kullanımının Schottky fotodiyot ve alan etkili transistör üzerine etkileri incelenmiştir. Son yıllarda araştırmacıların grafen benzeri malzemelere yönelmesi, iki boyutlu yarı iletkenlerin elektronik veya optik aygıt üretiminde kullanımının hız kazanmasına sebep olmuştur. Tez çalışması kapsamında iki boyutlu yarıiletkenlerden biri olan GaSe belirli yüzde konsantrasyonlarında katkılanarak PVP polimer maddesi ile katkılanmıştır. Katkılanan PVP+GaSe çözeltisi dönel kaplama tekniği ile Si alttaş üzerine ince filmler kaplanmıştır. Hazırlanan ince filmlerin yüzey morfolojisinin görüntüsü taramalı elektron mikroskobuyla (SEM), kalınlık tayini ve kırılma indisi parametreleri Elipsometre yöntemiyle, yapısal karakteristiği X ışını kırınımı (XRD) yöntemiyle, optik karakteristikleri ise Raman ve Fotolüminesans spektroskopileriyle analiz edilmiştir. Ardından mikroelektronik aygıt fabrikasyon aşamalarına geçilerek Schottky diyot ve transistör aygıtları uygun maske ve fabrikasyon teknikleriyle elde edilmiştir. Numunelerin elektriksel karakteristiklerinin belirlenmesinde karanlık ortamda akım-gerilim (I-V) ve farklı ışık şiddetleri altında kısa devre akımı-zaman (I-t) ölçümleri analiz edilmiştir. Karanlık ortamda alınan akım-gerilim ölçümlerinin grafiklerinden önemli diyot parametreleri hesaplanmıştır. Aydınlık ortamda değişen ışık şiddetine bağlı olarak kısa devre akımı-zaman (I-t) ölçümleri yapılmıştır. I-t grafiğinden fotocevap, dış kuantum verimi ve alıcılık gibi parametreler hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlara göre, en yüksek GaSe konsantrasyonuna sahip PVP+%5 GaSe ince filme sahip aygıtların en iyi Schottky diyot performansı, en iyi fotocevap, en yüksek dış kuantum verimi ve en yüksek doğrultma oranı değerlerine sahip olduğu gözlenmiştir. Benzer şekilde yapılan transistör denemelerinden elde edilen akım -gerilim karakteristiğine bakıldığında PVP+%5 GaSe ince filme sahip transistörlerin en iyi performansa sahip olduğu gözlenmiştir.
İki boyutlu GaSe katkılı PVP ince film tabanlı fotodedektörlerin üretilmesi ve incelenmesi
Bu tez çalışmasında, PVP+%GaSe solüsyonundan üretilmiş ince filmlerin optik ve elektriksel karakteristikleri belirlenerek iki boyutlu yarıiletken kullanımının Schottky fotodiyot ve alan etkili transistör üzerine etkileri incelenmiştir. Son yıllarda araştırmacıların grafen benzeri malzemelere yönelmesi, iki boyutlu yarı iletkenlerin elektronik veya optik aygıt üretiminde kullanımının hız kazanmasına sebep olmuştur. Tez çalışması kapsamında iki boyutlu yarıiletkenlerden biri olan GaSe belirli yüzde konsantrasyonlarında katkılanarak PVP polimer maddesi ile katkılanmıştır. Katkılanan PVP+GaSe çözeltisi dönel kaplama tekniği ile Si alttaş üzerine ince filmler kaplanmıştır. Hazırlanan ince filmlerin yüzey morfolojisinin görüntüsü taramalı elektron mikroskobuyla (SEM), kalınlık tayini ve kırılma indisi parametreleri Elipsometre yöntemiyle, yapısal karakteristiği X ışını kırınımı (XRD) yöntemiyle, optik karakteristikleri ise Raman ve Fotolüminesans spektroskopileriyle analiz edilmiştir. Ardından mikroelektronik aygıt fabrikasyon aşamalarına geçilerek Schottky diyot ve transistör aygıtları uygun maske ve fabrikasyon teknikleriyle elde edilmiştir. Numunelerin elektriksel karakteristiklerinin belirlenmesinde karanlık ortamda akım-gerilim (I-V) ve farklı ışık şiddetleri altında kısa devre akımı-zaman (I-t) ölçümleri analiz edilmiştir. Karanlık ortamda alınan akım-gerilim ölçümlerinin grafiklerinden önemli diyot parametreleri hesaplanmıştır. Aydınlık ortamda değişen ışık şiddetine bağlı olarak kısa devre akımı-zaman (I-t) ölçümleri yapılmıştır. I-t grafiğinden fotocevap, dış kuantum verimi ve alıcılık gibi parametreler hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlara göre, en yüksek GaSe konsantrasyonuna sahip PVP+%5 GaSe ince filme sahip aygıtların en iyi Schottky diyot performansı, en iyi fotocevap, en yüksek dış kuantum verimi ve en yüksek doğrultma oranı değerlerine sahip olduğu gözlenmiştir. Benzer şekilde yapılan transistör denemelerinden elde edilen akım -gerilim karakteristiğine bakıldığında PVP+%5 GaSe ince filme sahip transistörlerin en iyi performansa sahip olduğu gözlenmiştir.