Yoğunluk fonksiyonel teorisi ile iki boyutlu geçiş metali dikalkojenitlerinin yapısal, elektriksel ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

Bu tez çalışmasında, iki boyutlu geçiş metali dikalkojenitlerinin yapısal, elektronik ve manyetik özellikleri, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi kullanılarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Geçiş metalleri (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta ve W) ve kalkojen atomlarından (S, Se ve Te) oluşan TMDC'lerin, bileşimlerine ve onların fazlarına (hekzagonal veya trigonal) bağlı olarak bu özelliklerin önemli derecede değişiklik gösterdiği belirlenmiştir. Yapısal analizler, örgü sabitlerinin, bağ uzunluklarının ve katmanlar arası mesafelerin, metal ve kalkojen atomlarının türüne bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. Elektronik yapı analizleri ise, bu malzemelerin yarıiletken, metalik ve manyetik özellikler sergileyebileceğini göstermiştir. Dinamik kararlılık, sonlu yer değiştirme yöntemi ile hesaplanan fonon bant yapıları ile değerlendirilmiş ve hekzagonal fazdaki TMDC'lerin genellikle dinamik olarak kararlı olduğu, trigonal fazdaki bileşiklerinde ise daha fazla sayıdaki yapıda negatif frekanslar gözlemlendiği, bu durumun dinamik kararsızlık gösterdiği belirlenmiştir. 84 adet TMDC arasından 15'inin hem dinamik olarak kararlı hem de manyetik özellik gösterdiği tespit edilmiştir. Bu bileşiklerin manyetik özellikleri 2D Ising modeli ve Monte Carlo simülasyonları ile incelenmiştir. Sonuçlar, yüksek sıcaklık uygulamaları, spintronik cihazlar ve manyetik depolama teknolojileri için bu malzemelerin önemli adaylar olduğunu göstermektedir. Çalışmada ayrıca, Hubbard parametresinin iki boyutlu geçiş metali dikalkojenitlerinin elektronik ve manyetik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Standart DFT yönteminin yetersiz kaldığı durumlarda, Hubbard parametresi ile yapılan DFT+U düzeltmeleri, özellikle geçiş metallerinin d-orbitalleri arasındaki güçlü elektron korelasyonlarının etkilerini hesaba katmaya imkan tanımıştır. Yapılan analizler sonucunda, Hubbard parametresinin malzemelerin yapısal parametrelerinde, elektronik yapılarında, manyetik etkile şimlerinde ve Curie sıcaklıklarında önemli değişikliklere yol açtığı tespit edilmiştir.