Renyum tabanlı iki boyutlu malzeme özelliklerinin elde edilmesi ve fotodedektör yapılarında kullanımları

Bu tez, tek katmanlı ReS₂ ve ReSe₂ malzemelerinin kristal doğrultularına bağlı elektronik, optik ve yapısal özelliklerini karşılaştırmalı olarak birinci ilke hesaplamalarıyla incelemektedir. Yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) kapsamında hem PBE hem de HSE06 fonksiyonelleri kullanılarak, bu malzemelerin elektronik bant yapıları, dielektrik tepkileri, absorpsiyon spektrumları, kızılötesi (IR) aktif fonon modları ve X-ışını kırınım (XRD) desenleri hesaplanmıştır. HSE06 düzeltmeli bant aralıkları ReS₂ için 1,846 eV, ReSe₂ için ise 1,628 eV olarak bulunmuştur. Hesaplanan dielektrik fonksiyonlar, özellikle x ve y yönlerinde z yönüne göre daha büyük genlikler göstermiş ve belirgin düzlem içi anizotropiyi ortaya koymuştur. Absorpsiyon katsayıları, görünür ve UV spektral aralığında 10⁵–10⁶ cm⁻¹ mertebesine ulaşarak, bu malzemelerin güçlü fakat anizotropik ışık-madde etkileşimlerine sahip olduğunu göstermiştir. IR spektrumları x, y ve z yönlerine özgü fonon modları ortaya koyarken, simüle edilen XRD desenleri baskın (00l) yansımalar aracılığıyla katmanlı yapıları doğrulamıştır. Literatürde sıklıkla yalnızca düzlem içi optik yanıtların ele alındığı ya da yalnızca tek bir bileşiğe odaklanıldığı çalışmaların aksine, bu tezde hem bütüncül hem de karşılaştırmalı bir yaklaşım sunarak düşük simetrili 1T fazındaki ReX2 malzemelerin anizotropik davranışlarını ayrıntılı şekilde incelenmiştir. Ayrıca, DFT ile hesaplanan fiziksel parametreler kullanılarak SCAPS-1D simülasyon yazılımı ile Gr/ReX2/PSi/p-cSi/Au konfigürasyonuna sahip fotodedektör yapıları modellenmiştir. Simülasyon sonuçları, her iki yapının da %85–88 aralığında harici kuantum verimliliğine (EQE), 0,74–0,75 V açık devre gerilimine (VOC), 40–43 mA/cm² kısa devre akım yoğunluğuna (JSC), yaklaşık %83 doluluk faktörüne (FF) ve %25'in üzerinde güç dönüşüm verimine (PCE) sahip olduğunu göstermiştir.