Prediction of new generation two-dimensional ternary structures andinvestigation of their fundamental properties

Grafenin izolasyonunun ve ola˘gan¨ust¨u ¨ozelliklerinin ortaya ¸cıkarılmasının ardından, iki boyutlu (2B) malzeme ailesi hızla geni¸slemi¸stir. Her yeni ¨uyenin sentezlenmesi yeni ¨ozelliklerle birlikte, mevcutta ve olası cihazlarda kullanılma imkanı sunar. Yeni 2B sistemleri ke¸sfetme giri¸simlerine paralel olarak, halihazırda var olan 2B yapının do˘gasından gelen ¨ozelliklerini iyile¸stirmek i¸cin alternatif bir yakla¸sım olarak ¨u¸cl¨u konfig¨urasyonların olu¸sturulması ¨onerilmi¸stir. U¸cl¨u 2B sis- ¨ temlerdeki son geli¸smelere uygun olarak, bu tezde, kristal yapılarında ¨u¸c tip element ie¸ceren 2B sistemleri tasarlanmı¸s ve ¸ce¸sitli ¨ozellikleri incelenip ortaya ¸cıkarılmı¸stır. Bu ba˘glamda, Janus Al2XX′ (X/X′: O, S, Se, Te) kristallerini, tek tabaka WXO (X = S, Se ve Te) sistemlerinin 1H, 1T ve 1T ′ Janus fazlarını ve Janus BiXY (X= S, Se, Te ve Y = F, Cl, Br, I ) nano tabakalarını dizayn edilerek, bunların yapısal, titre¸simsel, elastik, piezoelektrik ve elektronik ¨ozelliklerini ilk prensip hesaplamalarıyla incelendi. Ek olarak, penta-Si nanoribbonların sentezlenmesinden ve 2B be¸sgen sistemler ile ¨u¸cl¨u yapılardaki son geli¸smelerden esinlenerek, yeni bir ¨u¸cl¨u be¸sgen tabanlı 2B tek tabaka, yani penta-BNSi ¨onerildi ve ara¸stırıldı. Penta-BNSi kristalinin mekanik, elektronik, piezoelektrik, fotokatalitik ve optik ¨ozellikleri incelenmi¸s ve optoelektronik ve fotokatalitik uygulamalarda kullanılmaya uygunlu˘gu ortaya konulmu¸stur. Ardından, dikkatimizi yeni MA2Z4 tek tabakalı aileye odakladık. Bu motivasyondan yola ¸cıkarak tek katmanlı M Si2Z4 (M : Pd ve Pt, Z: N and P) in fiziksel ¨ozellikleri ¨uzerine kapsamlı bir ¸calı¸sma ger¸cekle¸stirdik ve Z: N ve P) yeni tek katmanlı InSiN2 (In2Si2N4) yapısını ¨onerdik. Bu ama¸cla her iki ¸calı¸smada da, tasarlanan malzemelerin temel durum konfig¨urasyonları belirlenmi¸s ve daha sonra fonon spektrum analizi ve ab initio molek¨uler dinamik (AIMD) sim¨ulasyonları kullanılarak bu nanotabakaların sırasıyla dinamik ve termal kararlılı˘gı incelenmi¸stir. Daha sonra, her yapının Raman ve kızıl¨otesi (IR) spektrumu analiz edilmi¸s ve optik fonon modlarının kar¸sılık gelen atomik yer de˘gi¸stirmeleri sunulmu¸stur. Daha sonra mekanik ¨ozellikler, d¨uzlem i¸ci rijitlik ve Poisson oranı a¸cısından incelenmi¸stir. Elektronik bant yapıları, elektronik ¨ozellikler b¨ol¨um¨unde hesaplanmı¸s ve kar¸sılık gelen enerji bandı bo¸slukları rapor edilmi¸stir. M Si2Z4 (M : Pd ve Pt, Z: N ve P) tek tabakaları i¸cin optik tepki ¸cok-cisim etkile¸simlerini hesaba katarak karma¸sık dielektrik fonksiyonunun hesaplanması yoluyla incelenir. Son ¸calı¸smamızda ise, InSiN2 nanotabakasının elektronik ve titre¸simsel ¨ozellikleri ¨uzerinde harici bir ¸cift eksenli germenin etkisi ara¸stırılmı¸s ve germe altında elde edilen ¨ozelliklerin de˘gi¸simi g¨osterilmi¸stir. U¸cl¨u 2D malzemelere odaklanan kapsamlı bir teorik ¸calı¸smanın ¨ sonucunda, incelenen kristallerin ¸cok ¸ce¸sitli nanoelektronik ve nanomekanik cihazlarda potansiyel uygulamaları olan kararlı sistemler oldu˘gu s¨oylenebilir.