Nanomechanical strain testing of low dimensional materials with micro-electro mechanical system (MEMS) chips

Bu tez, düşük boyutlu malzemelerin nanomekanik gerilme testini araştırmaktadır. Düşük boyutlu malzemelerin testi için mevcut deneysel ortamların sınırlarını tartışılmıştır. Bu sınırları aşmak için, çalışma, özgün olarak tasarlanmış Mikro- Elektro Mekanik Sistemler (MEMS) ¸çiplerinin kullanımını önermektedir. MEMS çiplerinin üretim yöntemleri ve avantajları açıklanmıştır. Araştırma, MEMS çiplerini kullanarak az katmanlı 2H-MoS2 kristallerini incelemeyi içermektedir. Mekanik eksfoliasyon ve tam-kuru transfer gibi cihaz hazırlama teknikleri taslağa alınmıştır. MoS2 üzerindeki Raman ölçümleri, özellikle E12g modu Raman tepe noktasına odaklanarak, gerilmeye tepkisini analiz etmek için gerçekleştirilmiştir. MoS2'nin piezoelektrik özellikleri, piezo gerilim-direnç ve IV ölçümleri dahil olmak üzere kapsamlı bir şekilde tartışılmıştır. MoS2 içerisindeki ilginç termoelektrik kutuplu fotoakım tepkisi, taramalı fotoakım mikroskopisi (SPCM) kullanılarak araştırılmıştır. Çift kutuplu fotoakım oluşumuna farklı mekanizmaların olası katkıları, Fototermoelektrik Etki (PTE) veya Flexo-fotovoltaik etkisi gibi, tartışılmıştır. Stresin son zamanlarda gösterilen substrat etkisine katkısı bu ¸calışmada test edilmiştir. V2O3 kristallerinin büyüme ve transfer optimizasyonu, standart CVD sisteminde büyümeyi uyarlamaya odaklanarak incelenmiştir. Polimer destekli transfer teknikleri ve pasivasyon yöntemleri araştırılmıştır. Raman spektroskopisi sonuçları, Raman spektrumunda bir kayma göstermekte olup, tamamlanmış V2O3 MEMS cihazları sergilenmiştir. Ayrıca, V2O3 büyümesi üzerine (Mika gibi) farklı subtratlar ile yapılan ön çalışmalar incelenmiştir. Son olarak, V2O3'ün Metal-Yalıtkan geçiş özelliğini kullanarak bazı küçük üst kapı modülasyonları gösterilmiştir. Genel olarak, bu tez, düşük boyutlu malzemelerin nanomekanik gerilme testine MEMS çiplerinin etkili bir deneysel platform olarak tanıtarak katkıda bulunur. Araştırmalar, 2H-MoS2'nin subtrat mühendisliğiyle fotoakım üretim mekanizmasına dair değerli öngörüler sunmaktadır. Tez aynı zamanda, güçlü etkileşimli malzemelerde ilgi çekici faz geçişlerini incelemek için bir cihaz üretim metodolojisi sunar. Bu bulgular, düşük boyutlu malzemelerin özelliklerini ve potansiyel uygulamalarını anlamak için ¨onem taşır.