Boron nitride and graphene 2D nanostructures from first-principles

Bu tezde, çeşitli boron nitrür ve grafen tabanlı iki boyutlu (2B) nano-yapılarınıngeometrik yapıları ve bunların mekanik ve elektronik özellikleri yoğunluk fonksiyoneliteorisine (YFT) dayanan düzlem dalga sanki potansiyel metodu kullanılaraktemel prensipler hesapları ile incelendi.Bu hesaplamalar yoğunluk fonksiyoneli teorisine (YFT) dayanmaktadır. Buyüzden bu tezin giriş bölümünde yoğunluk fonksiyoneli teorisinin ana hatlarıözetlenerek hesaplamalarda kullanılan metodlara yer verildi. Özellikle kullanımıkritik olan değiş-tokuş potansiyelinin genel özellikleri ve bunun tarifinde kullanılan yerel yoğunluk yaklaşımı (LDA) ve genelleştirilmiş gradyant yaklaşımı(GGA) tartışıldı._Ilk olarak kübik boron nitrür (c-BN) ve heksagonal boron nitrür (h-BN)yapıları arasındaki ilişki ve buradan yola çıkarak üç boyutlu (3B) boron nitrüryapıların büyüme modellerini anlamak için tek katmanlı boron nitrür üzerindeoluşabilecek çeşitli kusur yapıları ele alındı. Formasyon enerjileri ve yapı analizlerisonucunda 4-yanlı BN halkanın kübik-BN sentezi sırasında altıgen-BN ilekübik-BN arasında geçiş fazı olduğu görüldü. Bu kusur yapıları ile alakalı yükyoğunlukları ve durum yoğunlukları çıkartılarak bu yapıların elektronik özellikleriincelendi.İkinci olarak, boron-azot-karbon üçlü ince filimlerin oluşumunu anlamak üzeretek katmanlı BN yapılarına karbon katışma etkileri incelendi. YFT hesaplarınadayanarak eklenen ilk karbon atomunun azot atomunun yerine geçmek istediğigözlemlendi. Sisteme daha fazla karbon katılması durumunda karbon atomlarınınbir araya geldiği ve karbon-karbon bağı sayısının arttığı görüldü. Altı karbon veon karbon ile yapılan hesaplarda boron nitrür yapısı içindeki karbon atomlarıhalka yapıları oluşturdu. Ayrıca, yine bu sistemler için salınım modları hesaplandı.Bunun sonucunda belirli enerji aralıklarında karbon-karbon bağındankaynaklanan salınımlar gözlemlendi.Üçüncü olarak, grafen yapısında bulunabilecek kusur oluşumları incelendi.Bunlar arasında beşgen yüzük yapısının karbon nanotüp sentezi sırasında sıkçagörülen Y- ve T- kavşak oluşumlarına temel olabileceği anlaşıldı. Ayrıca beşgenhalka sayısı arttıkça yapıdaki kavislenme arttı. Son olarak, sülfür ve kusurlugrafen yapıları arasındaki etkileşme incelendi. Sülfür atomunun kusurlu bölgeleretutunduğu fakat bu tutunmanın grafen üzerinde kavisli yapı oluşturmadığıanlaşıldı.