İki boyutlu kristal yapıların termal özellikleri ve sensör olma potansiyelleri

İki boyutlu (2B) malzemelerin elektronik ve optoelektronik alanlarda kullanım potansiyellerinin artmasıyla, yüksek performanslı sensörlerin geliştirilmesi için uygun 2B malzemelerin seçimi daha önemli hale gelmiştir. Daha verimli ve kararlı malzemelerin kullanımı cihaz tasarımı için önemlidir. Bu çalışma kapsamında Geçiş Metali Dikalkojenitleri (GMD) ve MXen malzemelerin yapısal, dinamik ve termal özelliklerini içeren kararlılık hesaplamaları ile birlikte termal genleşme ve iş fonksiyonu hesaplamaları Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (YFT) yardımıyla yapılmıştır. GMD yapıların H, T, T', T'' gibi farklı fazları kullanılarak termal kararlılıkları belirlenmiş ve T fazı dışında yüksek sıcaklıklara kadar kararlı olduğu tespit edilmiştir. Saf ve yüzey sonlandırılması yapılmış Ti2C MXen yapıların yarı-harmonik yaklaşım ile fononları, durum yoğunlukları, termal genleşmeleri ve ısı kapasiteleri hesaplanmıştır. Oda sıcaklığında elde edilen en yüksek termal genleşme katsayısı 2,43x10-5 K-1 değeri ile oksijen atomlarıyla sonlandırılmış Ti2C yapısına ait olarak hesaplanırken, selenyum atomlarıyla sonlandırılmış Ti2C yapısı 0,95x10-5 K-1 değeri ile en düşük termal genleşme katsayısına sahip olduğu hesaplanmıştır. Bu çalışmanın son aşamasında ise GMD ve MXen yapılarına Cd, Hg ve Pb gibi bazı metal atomları ve CO gibi bazı gaz moleküllerinin tutunma enerjisi ve iş fonksiyonu hesaplamaları yapılarak söz konusu 2B malzemelerin ilgili atom veya moleküller için sensör olma potansiyelleri irdelenmiştir.