Investigation of new polymorphs of borophene and their functionalization

Tek katmanlı bükülmüş boron tabakaları (borofen) ve bunun diğer polimorf yapıları, iki boyutlu sistemlerin bilimsel çalışmalarında büyük ilgi görmüştür. Bu tez çalışmasında, değişken yapısal davranışından dolayı incelediğimiz borofen malzemesinin farklı polimorflarını analiz ettik ve iki yeni kristal yapı fazını ön gördük. Simetrik ve asimetrik kırışık (washboard) olarak adlandırdığımz bu yapıları yoğunluk fonksiyonel teorisine dayanan ab initio yöntemlerini kullanarak analiz ettik. Simetrik kırışık borofen, Fermi seviyesi yakınında yüksek elektronik yoğunluklu bir metal gibi davranırken ve asimetrik kırışık borofen dar bant aralıklı bir yarı iletken ozellikleri göstermektedir. Asimetrik kırışık yapı aslında simetrik kırışık yapının, bor atomlarının zincirleri boyunca Peierls bozulması ile 2x1 birim hücre olarak yeniden şekillendiği bir fazdır. Bu husus, zot elektronik davranoşlar gösteren fazlara sebep olmuştur. Yoğunluk fonksiyonel perürbasyon teorisine dayanan fonon dağılım hesaplamaları her iki yapının 0 K'de stabil olduğunu ortaya koymaktadır. Ancak ab initio moleküler dinamik simülasyonları, simetrik kırışık geometrinin sadece mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda stabil olduğgunu göstermiştir. Normal sıcaklıklarda bu yapı deforme olarak asimetrik kırışık yapısına dönüşür. Ayrıca asimetrik kırışık yapı pozitif bir Poisson sabitine sahipken, simetrik yapının negatif Poisson özelliği gösterdiği bulunmuştur. Ayrıca bu çalışmada, bükülmüş borofenin elektron verme eğilimi göz önünde bulundurularak tek halojen atomlarının (F, Cl, Br, I) borofen ile etkileşimi analiz edildi. Olası soğurma pozisyonları test edildiğinde bor atomunun üst noktası temel durum konfi gürasyonu olarak tespit edilmiştir. Bağlanma ve güclü kimyasal etkileşimin doğası, tahmini durum yoğunluğu ve yük farkı analizleri yapılarak belirlenmiştir. Tek halojen atomunun borofenin üst yüzeyi boyunca hareketi analiz edilmiş ve değişken ama yüksek difüzyon bariyerleri elde edilmiştir. Borofenin metalik özelliği soğurma sebebiyle korunurken elektriksel iletkenlik anizotropisi değişmektedir. Soğurma ve oluşum enerjisinin, atomlar arası mesafenin, yük transferinin, difüzyon bariyerleri ve bağlanma karakterinin halojen atomuna göre değişimi araştırılarak eğilimler ortaya konmuştur. Son olarak, halojen moleküllerinin (F2, Cl2, Br2, I2 ) muhtemel ayrışmayı içeren soğurması incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, borofen fazlarının ve halojenli türevleri hakkındaki temel bilginin edinilmesi ve bu malzemelerin muhtemel yüksek teknoloji cihaz uygulamaları için önemlidir.