3
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
İki boyutlu WSeTe malzemesinin dizaynı ve karakterizasyonu
İki boyutlu (2B) malzemeler grafenin keşfinden sonra çokça çalışılan malzemeler arasındadır. Grafenin üstün elektrik, termal ve mekanik özellikler sergilemesine karşın, bant aralığının olmayışı, yarıiletken yeni tür malzemelerin keşfine öncülük etmiştir. Bunlar içerisinde, geçiş metali ikili kalkojen (TMDC) malzemelerinden bazıları hem grafenin sergilediği üstün özellikleri sergiler hem de grafende olmayan bant aralığına sahiptirler. Tabaka bağımlı özellikler sergileyen bu malzemeler X-M-X türü (X; kalkojen, M; Metal) yapıya sahiptir. Son yıllarda keşfedilen 2B Janus TMDC yapılar ise X-M-Y türünde olup (X, Y; kalkojen) ilgi çekici fiziksel özellikler sergilemektedirler. Bu malzemelerdeki en dikkat çekici özellik düzlem dışında simetrinin kırılması ile oluşturulan yüzeye dik elektrik alan ile ortaya çıkmaktadır. Janus malzemeler üzerine yapılan çalışmalar genellikle teorik olup, deneysel yöntem ile şimdiye kadar sadece MoSeS ve WSeS malzemeleri üretilebilmiştir. Janus malzemeleri içerisinde WSeTe ise ilgi çekici özelliklerinden dolayı çok terminalli anahtarlar, optik cihazlar, elektronik osilatörler, bilgi depolama cihazlarında potansiyel uygulamaya sahiptir. Bu tezde, literatürde teorik olarak çalışılan WSeTe malzemesi deneysel olarak ilk kez tarafımızdan çalışılmış ve karakterize edilmiştir. İlk olarak 2B WSe2 malzemesi kimyasal buhar biriktirme (CVD) ile üretilmiş ardından endüktif eşlemiş plazma (ICP) ve termal tellürleme ile WSeTe malzemesinin üretimi amaçlanmıştır. Elde edilen deneysel veriler OM (Optik Mikroskop), SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu), AFM (Atomik Kuvvet Mikroskobu), PL (Fotolüminesans) Spektroskopi ve Raman Spektroskopisi gibi karakterizasyon yöntemleri kullanılarak incelenmiştir.
Au/Carmine/n-Si/Ag diyodunun fotovoltaik ve fotodiyot özellikleri
Bu çalışmada, spin kaplayıcı (spin coater) kullanılarak cam ve n-Si alttaşlar üzerine Carmine ince filmi kaplanmıştır. Kaplanan Carmine filmlerin taramalı elektron mikroskop (SEM) ve absorbans analizleri gerçekleştirilmiştir. Referans Au/n-Si/Ag diyodu ile 24 adet üst kontak noktasına sahip Au/Carmine/n-Si/Ag yapısı aynı şartlarda üretilmiş ve hem karanlık hem de gün ışığı altında akım-gerilim (I-V) karakteristikleri ölçülmüştür. Her bir diyodun idealite faktörü (n), engel yüksekliği (Φ𝑏), doğrultma oranı (RR) ve seri direnci (Rs) termoiyonik emisyon (TE) teorisine ve modifiye edilmiş Norde fonksiyonlarına göre belirlenmiştir. Karanlıkta, idealite faktörü ve engel yüksekliği değerleri 24 diyot için sırasıyla 1,52-2,72 ve 0,76-0,85 eV aralığında bulunmuştur. Ayrıca, 11 diyot için karanlıkta 104 mertebesinde akım doğrultma oranı elde edilmiştir. Au/Carmine/n-Si/Ag diyotlarından birinin (D18 kodlu) oda sıcaklığındaki fotovoltaik ve fotodiyot özellikleri 30-100 mW/cm2 arasında uygulanan farklı ışık şiddetleri altında ve kapasitans-gerilim (C–V) karakteristikleri sadece karanlıkta incelenmiştir. D18 diyodu tipik fotodiyot davranışı sergilemiş olup, 30 mW/cm2 ışık şiddeti altında dolum faktörü (FF) %36,2 ve deneysel verimliliği (ŋ) %2,45 olarak hesaplanmıştır. On/off akım oranı da (Ion/Ioff) 7,45x103 gibi yüksek bir değer olarak bulunmuştur. Au/Carmine/n-Si/Ag fotodiyodunun 12 adet on/off çevrimi sonrası maksimum akım değerinin değişmediği ve kararlı (stabil) olduğu görüşmüştür. Bu deneysel bulgulara göre, yüksek performanslı Au/Carmine/n-Si/Ag diyodunun iyi bir fotodiyot davranışı sergilediği ve Carmine ince film tabanlı fotodiyotların modern optoelektronik cihazların geliştirilmesinde kullanılabileceği söylenebilir.
2D geçiş metali ikili kalkojenit malzemelerin kontrollü katkılanması
İki boyutlu (2D) tek tabakalı geçiş metali dikalkojenit (TMDC) malzemelerin kristal latisindeki metal atomlarının farklı bir geçiş metali ile yer değiştirilmesi ile bu malzemelerin bant aralıkları, elektriksel ve optik özellikleri değiştirilebilmektedir. Katkılanan metal atomlarının malzemede kontrollü ve üniform özellikte üretilmesi aşılması gereken başlıca zorluklardır. Son yıllarda Janus olarak adlandırılan iki farklı kalkojen yüzeyine sahip yeni tür 2D tek tabaka TMDC'ler daha elektronegatif yüzeye dik elektriksel alana sahip oldukları için birçok uygulama için umut vadetmektedir. Ancak literatürde metal katkılı Janus TMDC malzemelerin üretimi ve karakterizasyonuna yönelik deneysel veya teorik bir çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışma ile kontrollü olarak sırasıyla Ta ve Nb ile katkılanan WSe2 tek tabaka malzemelerinden literatürde ilk kez deneysel olarak katkılı Janus WSeS üretilmiş morfolojik, yapısal ve optik özellikleri incelenmiştir. Öncelikle Ta2O5 ve Nb2O5 tozlarından WO3 ile farklı Ta:W ve Nb:W konsantrasyonlarında kontrollü olarak homojen toz karışımlar üretilerek kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle Ta ve Nb katkılı tek tabaka WSe2 malzemeleri büyütülmüştür. Plazma ile tek tabaka malzemelerin üst Se atomları sökülmüş ve yerinde termal sülfürleme yapılarak S tabakası ile yer değiştirilmiştir. WSe2 ve Janus WSeS ile Ta ve Nb katkılı WSe2 ve Janus WSeS malzemelerin üretildiği Raman ile, tek tabaka oldukları ise atomik kuvvet mikroskobu ile doğrulanmıştır. Elde edilen Ta ve Nb katkılı WSe2 ve Janus WSeS'nin katkısız malzemelere kıyasla yapısal ve optik özelliklerinin kontrollü katkı stratejisi ile değiştiği Raman ve Fotolüminesans spektroskopisi ile gözlemlenmiştir. Bu tez çalışması ile, tek tabaka TMDC malzemelerin kontrollü katkılanması ile yeni tür Janus malzemelerin üretilebildiği literatürde ilk kez gösterilmiştir.