Theses supervised by Prof. Dr. Bülent Kutlu
11 theses · Gazi University
Ge(100) yüzey faz geçişlerine kusurların etkisi
Bu çalışmada, Ge(100) %0, %1 ve %2 kusurlu yüzeylerin kritik davranışı Ising modeli temel alan Creutz Cellular Automaton soğutma algoritması ile incelenmiştir. Hesaplamalar, periyodik sınır koşulları göz önüne alınarak, Lx×Ly=30×300, 60×600, 90×900 ve 120×1200 kenar uzunluklu dikdörtgen örgüler kullanılarak yapılmıştır. İncelemeler, deneysel STM yüzey görüntüleri ile dimer yönelimlerinin uyumlu olduğu bir ? oranı ile ayrılması gerektiğini göstermiştir. Sonsuz örgü kritik sıcaklık değerleri kusurlar için elde edilmiş, deneysel ve teorik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Son olarak, %2 kusurlu yüzeyler, deneysel STM yüzey resimleri ile iyi bir uyum içinde olduğu gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler : Ge(100) yüzeyi, Cellular Automaton, Ising Model, Yüzey yapılanmaları, c(4×2)?2×1 faz geçişi, c(4×2) yüzey yapılanması, 2×1 yüzey yapılanması, p(2×2) yüzey yapılanması, kritik davranış.
GaN(100) yüzeyinde (1x4)-(1x1) faz geçişinin incelenmesi
Bu tezde GaN(100) yüzeyi için düzen düzensizlik faz geçişinin kritik davranışı spin-1 Ising modelde cellular automaton (CA) simülasyonları kullanarak incelendi. Bilindiği gibi, GaN(100) (1x4), c(2x2), (2x2) ve ms(2x2) yeniden yapılanma yüzeylerine sahiptir. Ayrıca, bu yüzeyler için yapılan toplam enerji hesaplamaları (1x4) yeniden yapılanmış yüzeyin diğer yüzeyler içinde en düşük enerjili yüzey olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, ilk olarak, (1x4) taban durum için spin-1 Ising model hamiltonyeni 4x4 süper örgülerdeki toplam enerji sonuçları kullanılarak oluşturulmuştur. Ising model simülasyonları GaN(100) yüzeyinin beklendiği gibi (1x4) yüzeyden diğer yüzeylere sıcaklık ile ikinci derece faz geçişi sergilediğini göstermiştir. (1x4) den diğer yüzeylere faz geçiş sıcaklığı (Tc) Lx=60, 90, 120 ve Ly=Lx, 2Lx,..,10Lx periyodik sınır şartlı sonlu dikdörtgen örgüler için öz ısı ve alınganlık maksimumlarından elde edilmiştir. Simülasyonlar ile oluşturulan yüzey görüntüleri GaN(100) yüzeyindeki faz geçişinin (1x4) yeniden yapılanmış yüzeyde (1x1) yapılanmamış yüzeye oluğunu göstermiştir.Anahtar Kelimeler : GaN(100), Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi, Ising Model
Si(100) yüzeyinin ısing model ile incelenmesi
Bu çalışmada, Si(100) yüzeyinin kritik davranışı Ising modeli temel alan Creutz Cellular Automaton soğutma algoritması ile incelenmiştir. Hesaplamalar, periyodik sınır koşulları göz önüne alınarak, Lx=30, 60, 90, 120 ve Ly=Lx, 2Lx,?.,10Lx kenar uzunluklu dikdörtgen örgüler kullanılarak yapılmıştır. İncelemeler, Si(100) yüzeyindeki dimerlerin anizotropik etkileşimlerinden dolayı düzen durumunu elde etmek için gerekli en büyük Lx/Ly oranının 1/7 olması gerektiğini göstermiştir. Ayrıca yüksek sıcaklıkta STM gözlemleriyle uyumlu yüzey resimleri elde edebilmek için spin ortalamalarının belirli bir ? ayrıma oranıyla ayrılması gerektiği sonucuna varılmıştır. Farklı parametre setlerine ait sonsuz örgü kritik sıcaklıkları elde edilmiş, deneysel ve teorik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Son olarak, diagonal parametre değişiminin kritik davranışa etkisi gösterilmiştir.
Gan yarıiletkeninde kusurlar ve kusurların etkisi: yoğunluk fonksiyoneli teorisi (YFT) hesaplamaları
Bu tezde, boşluk ve katkı atomları içeren zinck- blend GaN yarıiletkenin yapısal ve elektronik özellikleri yoğunluk fonksiyon teorisi (YFT) hesaplamaları yapılarak belirlendi. Boşluk ve katkı konsantrasyonu ile GaN da yasak enerji aralığı ve durum yoğunluğu değişimleri YFT'yi temel alan CASTEP paket programı kullanılarak hesaplandı. Simülasyonlarda Perdew, Burke ve Ernzerhof (PBE) tarafından verilen Exchange (değiş tokuş) korelasyon fonksiyonları genelleştirilmiş eğim yaklaşımı (GEY) kullanıldı. Elektron-iyon etkileşmeleri için ultrasoft sözde potansiyel seçildi. Simülasyonlar sonuçunda boşluk, Mg ve Ge safsızlıkları atomları için yasak enerji aralığının değiştiği görüldü. Diğer taraftan Mg ve Ge konsantrasyonları için yasak enerji aralığı ve örgü parametresinin değişimlerini tanımlayan bowing parametreleri elde edildi.
Dört boyutlu Spin-1 Ising (Blume-Capel) modelin kritik davranışı
Bu tezde, 4-boyutlu Blume-Capel (BC) model hiperküp örgü için Creutz Cellular Automaton'dan geliştirilen soğutma ve ısıtma algoritmaları kullanılarak simüle edildi. Kritik sıcaklıklar (kTc/J) ve statik kritik üslerin (?, ß, ? ve ?) değerleri d 4 için geçerli olan sonlu örgü ölçekleme teorisi ile belirlendi. Simülasyonlar Blume-Capel modelin ``single-ion anisotropy'' parametresinin D/J=3.7 değerinde üçlü kritik noktaya sahip olduğunu gösterdi. Bu noktada statik kritik üs değerleri ?=0.03, ?=1.16, ß=0.58 ve ?=0.58 olarak elde edildi. Bu değerler ?=0, ß=1/2, ?=1 ve ?=1/2 evrensel değerlerinden farklıdır. Diğer taraftan D/J<3.7 parametre bölgesinde D/J=3 değeri için belirlenen statik kritik üs değerleri evrensel değerlerle iyi bir uyum içindedir. Bu durum BC modelin üçlü kritik nokta civarında evrensel olmayan bir kritik davranışa sahip olduğunu işaret eder. Simülasyonlar periyodik sınır şartlı sonlu hiperküp örgülerde gerçekleştirilmiştir.
Zigzag (6,0) karbon nanotüp'ün sensör özellikleri ve DNA baz molekülleri ile etkileşimi: ab-inito hesaplamalar
Bu çalışmada, Yoğunluk fonksiyonu teorisi (YFT) hesaplamaları yapılarak (6,0) zigzag Karbon naotüplerin sensor özellikleri incelenmiştir. Hidrojen adsorbsiyonu ve DNA baz molekül etkileşmeleri ile nanotüplerin elektriksel özelliklerindeki değişimler YFT `yi temel alan CASTEP paket programı kullanılarak belirlenmiştir. Hesaplamalarda Wang ve Perdew tarafından önerilen PW91 değiş-tokuş korelasyon potansiyeli içeren Genelleştirilmiş Eğim Yaklaşımı (GEY) kullanılmış ve elektron ? iyon etkileşimi ultrasoft sözdepotansiyel kullanılarak tanımlanmıştır. Elde edilen sonuçlar karbon nanotüpün yasak eneji aralığının hidrojen adsorbsiyonu ile iletkenden yarıiletkene bir geçiş sergilediğini göstermiştir.
Zig-zag (6,0) BN ve SiC nanotüplerin sensör özellikleri: Ab-initio hesaplamalar
Bu çalışmada, Yoğunluk fonksiyonu teorisi (YFT) hesaplamaları yaparak (6,0) zig-zag BN ve SiC naotüplerin sensor özellikleri incelenmiştir. Hidrojen adsorbsiyonu ile nanotüplerin yasak enerji aralığındaki değişimleri YFT `yi temel alan CASTEP paket programı kullanılarak belirlenmiştir. Hesaplamalarda Wang ve Perdew tarafından önerilen PW91 değiş-tokuş korelasyon potansiyeli içeren Genelleştirilmiş Eğim Yaklaşımı (GEY) kullanılmış ve elektron ? ion etkileşimi ultrasoft sözdepotansiyel kullanılarak tanımlanmıştır. Elde edilen sonuçlar BN ve SiC nanotüplerin yasak eneji aralıklarının hidrojen adsorbsiyonu ile yarıiletkenden yalıtkana bir geçiş sergilediğini göstermiştir.
İki ve üç boyutlu Blume capel modelin dinamik davranışı
Bu çalışmada, iki ve üç boyutlu Blume Capel model, Creutz cellular automaton'dan (CCA) kare ve basit kübik örgüler için geliştirilen algoritmalar kullanılarak simüle edilmiştir. Modelin dinamik davranışı (kTC/J,D/J) faz uzayının üçlükritik, birinci derece ve ikinci derece özel noktalarında incelenmiştir. Hesaplamalar, L= 20, 40, 60, 80 ve 100 kenar uzunluklu LxL kare örgülerde ve L= 8, 10, 12, 16, 18 ve 20 kenar uzunluklu LxLxL basit kübik örgülerde periyodik sınır şartı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre, model özel noktalarda farklı dinamik davranışlara sahiptir. Diğer taraftan iki ve üç boyutlu Spin-1/2 ve Spin-1 Ising modellerin düzen parametresi olasılık dağılımları kritik sıcaklıkta hesaplanmıştır. Düzen parametresi olasılık dağılımı için sonlu örgü ölçekleme ilişkisi CCA simülasyonları ile test edilmiş ve nümerik olarak doğrulanmıştır. Analitik olasılık fonksiyonlarının sabitleri kritik noktada sayısal olarak oluşturulan olasılık fonksiyonuna fit edilerek elde edilmiştir. Büyük örgü değerlerinde analitik olasılık fonksiyonu her iki model için aynı a fakat farklı c değerleriyle evrensel bir biçime sahiptir.
Dış manyetik alanda Spin 1 Ising modelin cellular aurtomaton ile incelenmesi
Bu çalışmada, spin-1 Ising model için Creutz Cellular Automatandan geliştirilen bir algoritma kullanılarak k a,b ,g ,n ve d statik kritik üsleri hesaplanmaktadır. Hesaplamalar sonlu basit kübik örgülerde periyodik sınır şartı altında gerçekleştirilmiştir ve sonuçlar sonlu örgü ölçekleme teorisi kullanılarak değerlendirilmiştir. Özısı, düzen parametresi, manyetik alınganlık, kritik üs değerleri üç boyutta evrensel değerlerle (a = 0.12 , b = 0.31, g = 1.25,n = 0.64 ve d = 5 ) uyuşmaktadır
Fcc Blume-Emery-Griffiths modelin faz uzayı üzerinde dipol-kuadrupol etkileşimin etkisi
Bu çalışmada, yüz merkezli kübik (Fcc) Blume-Emery-Griffiths modelin faz uzayı üzerinde dipol-kuadrupol etkileşimin etkisi Creutz cellular automaton algoritmasını temel alan ısıtma algoritması ile incelendi. Hesaplamalar kenar uzunluğu L=4, 6, 8, 9 ve 12 olan yüz merkezli kübik örgülerde periyodik sınır şartlarında gerçekleştirildi. İncelemeler sonucunda modelin ferromanyetik bölgede; ardışık, tekrarlayan, çift tekrarlayan ve çoklu faz geçişleri sergilediği ve üçlü kritik nokta, ikili kritik nokta ve kritik son nokta gibi çoklu özel noktalara sahip olduğu görüldü. Karışık dört kutuplu bölgede; A3B, AB ve AB3 yapısına sahip bölgeler tespit edildi. Yapılan incelemeler dipol-kuadrupol etkileşimin; faz geçişleri, kritik sıcaklıklar ve evrensel davranış üzerinde etkili olduğunu göstermiştir.
III-V yarı iletkenlerinin yüzey özellikleri
Bu çalısmada (1x1) Si (110) yüzeyi ve üzerine kaplanan GaAs'in yapısal ve elektronik incelemesi CASTEP yazılımı kullanılarak gerçeklestirildi. Hesaplamalarda kullanılan parametreler Si ve GaAs yığın kristallerinin sistematik optimizasyonları ile elde edildi. Parametre belirleme çalısması ardından 7 katman içeren, tabanı H ile etkisizlestirilmis, 10 Å vakum içeren (1x1) Si(110) 180 eV kesim enerjisinde geometri optimizasyonuna bırakıldı. Hesaplama sonucunda ortaya çıkan yapısal değisimler ve enerji bant diyagramı incelendi. Yedi katman Si(110) içeren yapıya, 10 Å vakum katmanı sabit kalacak sekilde 1, 2 ve 3 katman GaAs kaplandı. Geometri optimizasyonu sonrası olusan yapılanma ve enerji bant yapısı incelendi. Hesaplama sonrası enerji bant semasında 0,5 - 0,7 eV aralığında doğrudan geçisli enerji aralıkları tespit edildi. Anahtar Kelimeler : Silikon, III-V, yarıiletken, CASTEP, DFT, yüzey