Performance enhancement of graphene based optoelectronic devices

İki boyutlu bir malzeme olan grafen, elektrostatik olarak ayarlanabilir optik yanıtı sayesinde ayarlanabilir optoelektronik cihazlar için güçlü bir adaydır. Bugüne kadar kullanılan ve alttaşın arka yüzeyinden uygulanan kapı voltajı –çok yüksek voltajlar uygulanmadığı halde- grafen üzerinde güçlü elektromanyetik alanlar oluşturma açısından zayıf bir yöntemdir. Bu soruna bir çözüm olarak, iyonlu sıvı yöntemi alttaşın ön yüzeyinden uygulanan kapı voltajı sayesinde alttaş kayıpları olmadan grafen üzerinde güçlü elektromanyetik alanlar oluşturmaktadır. Öte yandan, iki boyutlu doğası gereği grafen, ışık ile sınırlı bir etkileşime sahiptir. Bu sınırlı etkileşim grafenin optoelektronik uygulamaları konusundaki verimini sınırlamaktadır. V-şeklindeki plazmonik nanoantenler, yakınlarındaki elektrik alanı hapsettikleri ve görece şiddetini artırdıkları için grafen-ışık etkileşimini artırmakta kullanılabilirler. Bu nanoantenler ve grafenin ayarlanabilir yapısı birleştirilip, dalgaboyu yanıtı aktif olarak değiştirilebilir cihazlar yapmak mümkündür. Bu tezde ilk olarak, Si- SiO2 alttaş üzerine yerleştirilen V-şeklindeki plazmonik antenlerin yansıma özelliklerini inceledik. Bu sayede nanoantenlerin rezonans dalgaboylarının yakınında yansıma artışı gözlemledik. Daha sonra nanoantenler ile grafeni birleştirip, geçirgenlik ölçümü yapılabilecek geometride bir cihaz tasarladık. Bu cihazı oluşturduk ve iyonlu sıvı yöntemi ile kapı voltajı uyguladık. Bu cihaza 3.8 Volt kapı voltajı uygulayarak cihazın orta-kızılötesi optik geçirgenlik rezonans dalgaboyunda 389 nm'lik bir kayma oluşurduk.