3.757
Arşivlenen Tez
2
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
İki boyutlu küresel yüzeydeki skaler alanın Casimir enerji yoğunluğu
Bu tez çalışmasında iki boyutlu tam ve yarım küre yüzeyi üzerinde kütlesiz konformal skaler alan ve kütlesiz konformal olmayan skaler alanın Casimir enerjisi yeniden hesaplanmıştır. Öncelikle tam ve yarım küre yüzeyi üzerinde Dirichlet ve Neumann sınır değer koşulları göz önüne alınarak kütlesiz konformal skaler alanın Casimir enerjisi modların toplamı yöntemi ile hesaplanmıştır. Daha sonra nokta ayrıştırma yöntemi kullanılarak tam küre yüzeyi üzerinde kütlesiz konformal skaler alanın Casimir enerji yoğunluğu yeniden elde edilmiştir. Son olarak kütlesiz konformal olmayan skaler alanın tam ve yarım küre yüzeyleri üzerinde Dirichlet ve Neumann sınır değer koşullarına göre ürettiği modlar göz önüne alınarak konformal olmayan skalar alanın Casimir enerjisi zeta fonksiyonu regülarizasyonu ile elde edilmiştir.
Metalik kurşun nanokristallerin termal, yapısal ve dinamik özelliklerinin moleküler dinamik benzetişimiyle incelenmesi
Nanobilim ve nanoteknolojinin gelişmesinde önemli rolü olan metalik nanokristaller, yüzey etkilerinden dolayı yığın (bulk) malzemelere göre, yüksek termal ve elektriksel iletkenlik, optik geçirgenlik, yüksek esneklik ve dayanım gibi pek çok eşsiz fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Yeni nano teknolojik cihazların geliştirilmesi ve üretimi için özellikle nanokristallerin termal, mekanik ve elektronik özelliklerinin iyi bir şekilde anlaşılması gerekmektedir. Ayrıca, nanokristalin ebadına, şekline ve boyutuna bağlı olarak termal ve mekanik özelliklerinin karakterizasyonu öne sürülen teorik önermelerin geçerliliğinin anlaşılması için de önemli bir dayanaktır. Nanokristallerin termal, mekanik, optik ve elektronik özellikleri üzerine deneysel yöntemlerle yapılmış pek çok çalışma olmasına rağmen deneysel teknikler sıcaklık ve basınç gibi dış etkiler altında nano-yapıların atomik yapısal ve dinamik özelliklerini açıklamada oldukça sınırlıdır. Teorik alanda ise, bilgisayar teknolojisinin ve hesaplama yöntemlerinin hızlı gelişimi ile özellikle de moleküler dinamik benzetişim tekniği, deney ortamında kontrol edilemeyecek pek çok dış etkeni kolaylıkla ele alarak nanokristallerin erime mekanizmasını anlamada zengin bir analiz imkânı sunar. Bu çalışmada, kurşun metalik nanokristallerin termal, yapısal ve dinamik özellikleri üzerinde nano-yapının ebat, şekil ve boyut etkileri geniş sıcaklık ölçeğinde moleküler dinamik benzetişim tekniği kullanılarak araştırıldı. Ayrıca, bu etkilerin kurşun nanokristallerin erime mekanizması üzerindeki rolleri belirlendi.
Dört farklı malzemeden oluşturulmuş kuantum kuyularında bağlanma enerjilerinin karşılaştırılması
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, düşük boyutlu yapıların bir araya gelmesi ile oluşturulan malzemeler incelenmiştir. Bu malzemeler, nanoteknolojinin bir alt dalı olan nanomalzemelerin ve nano yapıların araştırılmasında önemli bir yer almaktadır. Nanomalzemeler, boyutları nanometre ölçeğinde olduğu için malzemelerin normal forumundaki özelliklerinden farklı davranışlar sergileyebilirler. Bu bağlamda, kuantum kuyuları da önemli bir rol oynamaktadır. Kuantum kuyuları; yarı iletken malzemelerden oluşur ve elektronun belirli enerji seviyelerinde kuantum mekaniksel kısıtlamalarla hapsedildiği yapılardır. Selenyum (Se), Silisyum (Si), ve Germanyum (Ge) gibi doğal elementlerin yanı sıra bakır oksit (〖Cu〗_2 O), galyum arsenid (GaAs), indiyum fosfür (InP), kurşun sülfür (〖PbS〗_2) gibi bileşikler de kuantum kuyuları oluşturmak için kullanılmaktadır. Bu yarı iletken malzemeler, günümüzde elektronik cihazlar, optoelektronik bileşenler, güneş pilleri, lazerler ve diğer pek çok teknolojik uygulamada kullanılmaktadır. Özellikle, nanoteknolojinin ilerlemesiyle birlikte, bu malzemelerin kullanım alanları ve performansı sürekli olarak gelişmektedir. Bu tez çalışması, bu gelişmelerin anlaşılmasına ve uygulanmasına katkı sağlamayı amaçlamaktadır. Bu tez çalışmasında farklı x konsantrasyon değerleri için; 〖In〗_(1-x) 〖Al〗_x P/InP, Ga_(1-x) 〖Al〗_x As/GaAs, 〖In〗_(1-x) 〖Ga〗_x As/InAs, 〖In〗_(1-x) 〖Al〗_x As/ InAs yarı iletken malzemeleri ile kuantum kuyuları tanımlanmıştır. Bu yarı iletken malzemelerin kuantum kuyularında nasıl davrandıkları ve enerji seviyelerindeki değişiklikler araştırılmıştır. Seçilen yarı iletken malzemelerin, elektrik alan etkisinde iken ve yabancı bir atomun kuantum kuyusunda bulunduğu durumlarda; elektronun bağlanma enerjisinin nasıl değiştiği grafiklerle incelenmiştir. Bu çalışma sırasında kullanılan malzemeler ile oluşturulmuş olan kuantum kuyuları; sonlu simetrik kuantum kuyuları olarak ele alınmıştır. "x" ile ifade edilen konsantrasyon miktarı seçilen tüm malzemelerde, x = 0,35 olarak ele alınmıştır. Burada bahsedilen "x" ifadesini örneklemek gerekirse Ga_(1-x) 〖Al〗_x As/GaAs yarı iletken malzemesinde konsantrasyon olarak alüminyum kullanılmıştır. Konsantrasyon değeri olarak Ga_(1-x) 〖Al〗_x As/GaAs malzemesi üzerinde; x=0,35 yazılırsa malzeme; Ga_0,65 〖Al〗_0,35 As/GaAs şeklini alır. Bu ifade de bu kuantum kuyusunun %35 Al, %65 Ga 'dan meydana geldiğini belirtir.
Kuantum noktalarının uyarılmış durum çözümlerinde geçiş enerjilerinin hesaplanması
Son zamanlarda teknolojideki hızlı gelişmeler sayesinde nanometre(nm) ölçekli iki boyutlu (kuantum kuyuları), tek boyutlu (kuantum telleri) ve sıfır boyutlu (kuantum noktaları) kuantum mekaniksel sistemler olarak tanımlanan düşük boyutlu yapıların üretilmesi mümkün hale gelmiştir. Düşük boyutlu yapıların, transistör, sensör, lazer, ve fotodedektör yapımında kullanılması gibi geniş bir uygulama alanı bulunmaktadır. Bu yapıların geliştirilmesi, anlaşılması ve kontrol edilmesi, nanoteknoloji ve malzeme bilimi alanlarında teknolojik yenilikler için kritik öneme sahip olacaktır. Bununla birlikte, düşük boyutlu yapıların optik ve elektronik özelliklerinin belirlenmesinde kuantum geçiş enerjileri önemli bir rol oynar. Kuantum geçiş enerjileri, bir kuantum sisteminde, bir parçacığın bir enerji seviyesinden başka bir enerji seviyesine geçişi sırasında gereksinim duyduğu veya saldığı enerjiyi ifade eder. Bu geçişler, kuantum mekaniğinin temel ilkeleri tarafından tanımlanır ve enerji seviyeleri arasındaki fark, geçiş enerjisini belirler. Bu nedenle çalışmanın temel amacı, etkin kütle yaklaşıklığı altında, küresel kuantum noktasında, taban durum (1s) ve uyarılmış durum(1p) için sistemin hamiltonyeni, subband ve yabancı atom dalga fonksiyonlarını tanımlamak ve bağlanma enerjilerini varyasyon yöntemi kullanılarak bulmaktır. Taban ve uyarılmış durum bağlanma enerjileri farkı olarak tanımlanan geçiş enerjileri kuantum noktanın yarıçapına bağlı değişimi farklı alüminyum konsatrasyonu ve sıcaklık değerleri için hesaplanmıştır. Subband ve impurity geçiş enerjilerinin alüminyum konsantrasyonu ve sıcaklık ile ilişkisini ortaya koyması planlanan bu çalışma, benzer sistemler üzerine yapılacak deneysel ve teorik çalışmalara kaynak oluşturacaktır.
Metoprolol molekülünün Si-katkılı karbon nanotüp ile etkileşmelerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
Karbon nanotüpler (KNT) ilaç moleküllerinin taşınmasında ve algılanmasında hem deneysel hem de teorik olarak çok çalışılan ve nanoteknolojinin birçok alt alanında kullanılan nanomalzemelerdir. Bu çalışmada metoprolol (MTP) ilaç molekülünün Silisyum katkılı karbon nanotüp (Si-KNT) ile etkileşimi ilk kez yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak M062X metodu ve 6-31G(d) baz seti ile gaz ve su fazında incelendi. MTP ile Si-KNT'ün oluşturduğu kompleks yapıların moleküler parametreleri, yapısı, bağlanma, adsorbsiyon enerjileri ve elektronik özellikleri Yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) kullanılarak hesaplandı. MTP ile Si-KNT arasındaki yük transferi analiz edildi ve etkileşimlerin doğası moleküllerdeki atomların quantum teorisi yaklaşımı (QTAIM) ile belirlendi. MTP ilacı üzerinde çözücü olarak su etkisi araştırıldı. Bu tezde çalışılan, hipertansiyon tedavisinde kullanılan beta-bloker, MTP ilaç molekülünün vakum ortamında Si-KNT'ler tarafından taşınabilir ve algılanabilir olduğu; atık sularda da bu ilacı tespit etmek için sensor olarak kullanılabileceği DFT hesaplamaları ile ortaya kondu.
Sonlu ve kare kesitli kuantum tellerinde sıcaklığın bağlanma enerjisine etkileri
Bu yüksek lisans tez çalışmasında farklı tür yarı iletkenlerin bir araya gelmesiyle oluşan düşük boyutlu yapılardan kuantum kuyuları, kuantum telleri ve kuantum noktaları araştırılmıştır. Bu yapılardan kare kesitli sonlu kuantum teli seçilip yabancı atom ve sıcaklığın etkisi incelenmiştir. Yarı iletken malzemelerin elektriksel iletkenlik bakımından iletkenler ile yalıtkanlar arasında bulunan maddelerdir. Bu malzemelerin en önemli özellikleri dış etkenlerle (sıcaklık, ışık, elektrik alan gibi) iletkenliklerinin değiştirilebilmesidir. En iyi bilinen ve en çok kullanılan yarı iletkenler Si, Ge, Ga 'tır. Yarı iletkenler kolay ve ucuz elde edilir. Bu özelliklerinden dolayı elektronikte, sanayide ve endüstride çok sık kullanılan malzemelerdir. Diyotlarda, transistörlerde, güneş pillerinde, sensörlerin yapısında ve optiksel aletlerde kullanılmaktadır. Sonlu kuantum tel çözümlerinde zamandan bağımsız Schrödinger denklemiyle çözüm yapılmıştır. Schrödinger denkleminin kuantum mekaniğinde analitik çözümü sınırlı sayıdaki sistemler için mümkündür. Tam olarak çözülemeyen Schrödinger denklemi için yaklaşık çözüm yöntemleri kullanılmıştır ve zamandan bağımsız Schrödinger denkleminin nümerik çözümleri Varyasyon yöntemiyle çözülmüştür. Sonlu kare kesitli kuantum telinde elektronlar iki boyutta sınırlandırıldığı ve sadece bir boyutta serbest hareket edebildiği, potansiyel engelin sonlu bir değer aldığı yapılardır. Elektronun hareketi z yönünde serbest x ve y yönünde sınırlıdır. Bu tezde Schrödinger denkleminin çözümlerinden, temel durum için dalga fonksiyonları yazılıp, kare kesitli sonlu kuantum telinde hapsedilmiş elektronun enerjisi bulunmuştur. Sonlu kuantum telinde yabancı atom etkisi incelenmiştir. Sonlu kuantum telinde yabancı atom varken ve yokken elektronun enerjisi bulunup bağlanma enerjisi yazılmıştır. Son olarak sıcaklığın etkisiyle dielektrik sabiti ϵ_0 (T) ve etkin kütle m^* (T) sıcaklığa bağlı olarak yeniden hesaplanmıştır ve hesaplanan bu değerler sonlu kare telin diğer parametrelerine de etkilemiştir. Bohr yarıçapı 〖(a〗^*) ve etkin Rydberg enerjisi (R^* )'nin de değiştiğini gözlemledik. Bulduğumuz bu yeni değerler için bir tablo yapıldı. Bu tablo ve bağlanma enerjileri tezin son bölümünde grafiklerle gösterilmiştir.
Nanoyapıların modellenmesinin ve molekül/atomiktopaklarla etkileşimlerinin atomistik simülasyonmetodları ile incelenmesi
Bu tez çalışmasında, atomistik simülasyon yöntemleri kullanılarak altın bazlı nano-yapıların ve bunların molekül ve atomik topaklarla olan etkileşimleri detaylı olarak incelenmiştir. Özellikle Au2H, Ag2H, Cu2H, Pd2H ve Pt2H yüzeyleri ile bunların Mn katkılı yapıları yoğunluk fonksiyonel teorisi (YFT) temelinde modellenmiştir. Çalışmada ayrıca Au6, Au8, Au9 gibi altın nanotopakları, bunların Mn katkılı yapıları ile MAu8 (M=Fe, Co, Ni, Pd ve Pt) nanotopakların manyetik, elektronik ve fizikokimyasal özellikleri de değerlendirilmiştir. Au2H nanoyüzeyinin H atomu ile H2 ve O2 molekülleri altındaki manyetik moment koşullarında etkileşimleri incelenmiş, ayrıca bor atomu ve bor molekülünün nanoyüzeyler ile etkileşimleri sunulmuştur. Mn katkısının, sistemlerin manyetizasyonu, enerji bant aralığı, iş fonksiyonu ve reaktivite parametreleri üzerindeki etkisi sistematik olarak analiz edilmiştir. Bunun yanı sıra, benzen (C6H6) molekül ile yüzey ve nanotopak etkileşimleri araştırılmıştır. Yapılan hesaplamalarda adsorpsiyon ve bağlanma enerjileri, Löwdin yük dağılımları, HOMOLUMO enerji seviyeleri, kimyasal sertlik, elektrofilik indeks ve diğer fizikokimyasal parametreler hesaplanmış ve literatürle karşılaştırılmalı analizler gerçekleştirilmiştir. 2B karbon temelli S-, O- ve Mn-katkılı GDY nano-yapıları ve türevleri; bu yapıların küçük moleküllerle (H2 ve H2O2) etkileşimleri incelenmiş, elektronik, manyetik ve fizikokimyasal özellikleri verilmiştir. v Hesaplamalar Quantum Espresso yazılımı kullanılarak, düzlem dalga ve ultrasoft pseudopotansiyeller temelinde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, nano boyutlu altın ve geçiş metali katkılı yapılı yapıların spintronik, sensör ve katalitik göstermektedir.
Genelleştirilmiş morse dalgacığı ile bir boyutlu sürekli dalgacık dönüşümü kullanılarak faz hesaplanması
Bu tezde, uzaysal taşıyıcı frekansı yönünde olan ızgara desenine faz ekleyerek simüle edilen bozulmuş ızgara deseninden faz hesabı için bir boyutlu sürekli dalgacık dönüşümünde (1B SDD) genelleştirilmiş Morse dalgacığı (GMD) kullanımı sunulmaktadır. GMD, değişken iki parametreye sahiptir ve bu parametrelerin değişmesi lokalizasyon özelliğini etkilemektedir. 1D SDD analizinde lokalizasyon özelliğine göre hesaplar gerçekleştirilmektedir. Bundan dolayı daha az hata ile faz hesaplamak için 1D SDD analizinde, analiz dalgacığı olarak sıfırıncı dereceden GMD kullanma fikri ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada GMD yöntemi açıklanmış ve tekniğin faz dağılımını bulmaktaki geçerliliğini göstermek için sayısal simülasyonlar yapılmıştır. Morlet ve Paul dalgacıkları kullanılarak 1D SDD analizi ile hesaplanmış faz dağılımları ile karşılaştırılarak sonuçlar denetlenmiştir.
Kırmızı kan hücreleri yüzey morfolojisinin belirlenmesinde kullanılan biyomedikal ölçüm yöntemleri: Kantitatif faz görüntüleme, AFM ve SEM
Bu çalışmanın amacı, kantitatif faz ölçümü, AFM (atomik kuvvet mikroskobu) ve SEM (taramalı elektron mikroskobu) görüntüleme kullanarak kırmızı kan hücrelerinin yüzey morfolojisinin belirlenmesi ve elde edilen sonuçlar ışığında bu biyomedikal ölçüm yöntemlerinin karşılaştırılmasıdır. Optik ölçüm yöntemi olan ızgara yansıtma tekniği ile mikrometre mertebesinde, nanometre hassasiyetinde ölçüm yapabilen beyaz ışık kırınım faz mikroskopisi (BKFM) deney kurulumundan elde edilen verilerin analizinde Fourier dönüşümü kullanılmıştır. Bu sistem ile kırmızı kan hücrelerinin 3D, dinamik (her açıdan gözlenebilen) ve her noktada yüksekliği bilinen profilleri oluşturulmuştur. Ayrıca aynı örnekler için AFM ve SEM ile de görüntüler elde edilmiştir. Sonuç görüntüler üzerinden biyomedikal ölçümlerde sıklıkla kullanılan bu üç yöntemin avantaj ve dezavantajları tartışılmıştır.
Sürekli dalgacık dönüşümünde paul dalgacığı kullanılarak kırmızı kan hücrelerinin yüzey morfolojilerinin belirlenmesi
Bu çalışmanın amacı; kırmızı kan hücrelerinin yüzey morfolojilerinin belirlenmesidir. Bu amaç doğrultusunda; mikrometre ölçeğine sahip örnek cismin üç boyutlu yüzey profilinin ölçümü için beyaz ışık kırınım faz mikroskobisi tekniğinin kullanıldığı deney kurulumu gerçekleştirilmiştir. Beyaz ışık mikroskobu, interferometre ve CCD kullanılarak cismin ızgara desenli görüntüleri elde edilmiştir. Ayrıca, faz dağılımını hesaplamak için, sürekli dalgacık dönüşümünde Paul dalgacığının kullanılması önerilmiştir. Paul dalgacığının seçilmesinin sebebi birden fazla serbestlik derecesine sahip olmasıdır.
Bazı demir tabanlı yarıiletkenlerin termal taşınım özelliklerinin temel ilkelerden incelenmesi
Bu çalışmada markasit yapısına sahip bazı demir tabanlı yarıiletkenlerin (FeX2 X=S, Se, Te ve Sb) fonon taşınım özellikleri temel ilkelerden hesaplanmıştır. Hesaplamalar yoğunluk fonksiyoneli kuramı ve Peierls-Boltzmann taşınım yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Fonon dağılım eğrileri, group hızları, mode Grüneisen parameterleri, anharmonik saçılma oranları ve örgü termal iletkenliği hesaplanmış ve sonuçlar var olan deneysel çalışmalar ve diğer hesaplamalar ile karşılaştırılmıştır. Olası anharmonik etkiler detaylı olarak incelenmiştir. Bütün malzemelerde düşük frekanslı optik modlar akustik modlar ile hibritleşmiş olup, bu frekans bölgesinin örgü termal iletkenliğe anlamlı katkıları olduğu bulunmuştur. Deneysel olarak nanoyapılaştırma yöntemiyle FeS2 ve FeSb2 malzemelerinde elde edilen yüksek örgü termal iletkenlik azalması hesaplamalarımızda da görülmüştür.
Bazı alkali tabanlı tam-heusler malzemelerin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Küresel enerji kullanımının verimliliğini artırmak için olası yollar arasında, termoelektrik önemli bir seçenektir. Dahili bir sıcaklık gradyanını gerilime dönüştüren termoelektrik malzemeler, soğutmada ve atık ısıdan güç üretme uygulamalarında kullanılır. Termoelektrik malzemelerin performansı, yüksek bir Seebeck katsayısı (S), yüksek elektriksel iletkenlik (s) ve düşük termal iletkenliği (k) gerektiren termoelektrik değer (ZT) ile karakterize edilir. Tam-Heusler (X2YZ) malzemeleri düşük maliyetli elemanlardan türetilmeleri, mekanik güvenilirlik ve çalı¸sma koşullarında ısıl kararlılıklarından dolayı atık ısı termoelektrik uygulamaları için özellikle ilgi çekicidir. Tam-Heusler malzemelerin bu gibi özelliklerinden dolayı, bu çalışmada Li2NaSb, Li2NaBi, K2CsSb ve K2CsBi Tam-Heusler bileşiklerinin, Seebeck katsayıları, güç faktörleri, elektriksel iletkenlik, elektronik ve örgü termal iletkenlik gibi özellikleri hesaplanmış ve bu malzemelerin termoelektrik performansı incelenmi¸stir. Yaptığımız hesaplarda Yoğunluk fonksiyonel kuramı kapsamında düzlem dalga ve sanal-potansiyeller kullanılmış olup, değiş-tokuş ve korelasyon enerjisi için genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı kullanılmıştır. Genelleştirilmiş gradyan yaklaşımındaki değiş-tokuş ve korelasyon fonksiyoneli için ise Perdew, Burke ve Ernzerhof'un birlikte geliştirdikleri form kullanılmıştır. Termoelektrik katsayılar ise sabit gevşeme zamanı yaklaşımı altında yarı-klasik Boltzmann taşınım denklemi çözülerek hesaplanmıştır. Çalışılan malzemeler içerisinde p-tipi K2CsSb'nin yüksek Seebeck katsayısına ve düşük örgü termal iletkenliğe sahip olduğu bulunmuş ve 600 K'den büyük sıcaklıklarda ZT değerinin 2'den büyük olduğu öngörülmüştür.
Talyum tabanlı bazı malzemelerin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Bu tez çalışmasında, talyum tabanlı üçlü kalkojenit malzemelerin termoelektrik özellikler bakımından verimliliği araştırılmıştır. TlSbS2 , TlSbSe2 , TlSbTe2, TlBiS2, TlBiSe2, TlBiTe2 malzemelerinin yoğunluk fonksiyoneli kuramı genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı kapsamında spin-orbit etkileşimsiz ve spin-orbit etkileşimli elektronik ve termoelektrik özellikleri hesaplanmıştır. Bant yapı hesaplarına ek olarak hibrit fonksiyoneller de kullanılmıştır. Toplam durum ve kısmi durum yoğunlukları hesaplanarak orbitallerdeki elektronların iletim ve değerlik bantına katkıları gösterilmiştir. Deneysel bant aralıkları ile uyum en iyi spin-orbit etkileşimlerini hesaba katan hibrit fonksiyoneller ile elde edilmiştir. Malzemelerin Seebeck katsayıları, elektriksel iletkenlikleri, elektronik termal iletkenlikleri, güç faktörleri, ZT değerleri genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı kullanılarak çeşitli konsantrasyon ve taşıyıcı türlerine göre hesaplanarak mevcut hesap ve deneyler ile birlikte tartışılmıştır.
Doğrusal olmayan göreli türevsel etkileşimlerin 40 ca çekirdeğini uygulanması
Bu tezde; bütün mertebelerde non-lineer türevsel etkileşmeleri içeren Ortalama Alan Modeli, Thomas Fermi yaklaşımında atom çekirdeğine uygulanmıştır. Literatürde nükleer madde için uygulanan bu model tez kapsamında küresel simetrik 40 Ca çekirdeğine uygulanarak mezon alanlarının, baryon alanlarının yarıçapa göre değişimi ve nükleon başına bağlanma enerjileri hesaplanmıştır. Ayrıca ele alınan çekirdeğin etkin yarıçapı, yüzey enerjisi ve spin-orbit etkileşim potansiyeli yarıçapın fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Sonuçlar lineer Walecka modeli ile karşılaştırılmıştır. Hesaplama sonucunda non-lineer türevsel modelin kesme parametresi Λ enerji ve baryon sayısı sınırları dahilinde 896 MeV bulunmuştur. Bu değer nükleer madde için bulunan kesme değerinden (770 MeV) daha büyüktür.
n boyutlu silindirik simetrik Brans-Dicke maxwell çözümleri
Bu tezde öncelikle 4 boyutlu statik, silindirik simetrik uzay-zaman için bazı Einstein-Maxwell-Brans-Dicke çözümleri elde edilmiştir. Sonuçları daha genel yapıda değerlendirmek amacıyla teori, N boyutlu statik, silindirik simetrik uzay-zamana uygulanarak elektromagnetik alan stres-enerji tensörünün dört boyut ve yüksek boyutlu geometrilerde davranış farklılığı incelenmiştir. 4 boyutlu statik silindirik simetrik uzay-zaman için azimut açısı yönünde manyetik alan çözümleri ve sonrasında radyal yönde elektrik alan için çözümler incelenmiştir. N boyutlu statik silindirik simetrik uzay-zaman için sadece azimut açısı yönünde manyetik alan çözümleri elde edilmiştir. Bu çözümlerin genel görelilik limitleri de incelenmiş dört ve daha yüksek boyutlu çözümlerin genel görelilik limitlerinin farklı olduğu farkedilmiştir.
PVD tekniğiyle büyütülen MoO3 yarıiletken ince filmlerin elektriksel ve optik özelliklerinin incelenmesi
Son yıllarda teknolojik gelişmelere paralel olarak artan enerji ihtiyacını karşılamak ve üretim maliyeti ile verim arasındaki ilişkiyi geliştirmek için alternatif malzemelerin araştırılması ve kullanılması önem kazanmıştır. Geleneksel ve enerji üretimi sınırlı olan malzemelerin yanında farklı malzemeler kullanarak hem yapı hem de verimi geliştirecek seçenekler gittikçe artmaktadır. Bu ihtiyacı karşılamak için geçiş metal oksit ailesi içerisinde özellikle MoO3 ilginç yapısal, kimyasal, elektriksel ve optiksel özellikleriyle ön plana çıkmıştır. Bu çalışmada MoO3 yarıiletken ince filmlerin fiziksel buhar biriktirme (PVD) yöntemi olan magnetron sıçratma tekniği ile c-Si, Corning cam ve ITO kaplı cam altlıklara oda sıcaklığında büyütülmüştür. MoO3 yarıiletken ince filmlerin yapısal özellikleri x-ışınları difraksiyonu (XRD) ve Raman Spektrumu analiziyle incelenmiştir. Büyütülen MoO3 yarıiletken ince filmlerin yüzey morfolojilerinin belirlenmesi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Büyütülen MoO3 yarıiletken ince filmlerin optik özellikleri geçirgenlik ve yansıma ölçümlerinin incelenmesi ile yapılmıştır. Elektriksel karakterizasyonları karanlık ve aydınlıktaki Akım-Gerilim ölçümleri yapılmıştır. Bu incelemeler ışığında üretilen eklemlerin iletkenlik tipleri, özdirençleri, doğrultma özellikleri ve ışığa duyarlılıkları gibi parametreleri araştırılıp literatür ile karşılaştırılmış ve öneriler sunulmuştur. Anahtar kelimeler: Magnetron Sıçratma Tekniği, Fiziksel Buhar Biriktirme, MoO3
Optoelektronik uygulamalar için MgPc organik yarıiletken ince filmlerin büyütülmesi ve özelliklerinin incelenmesi
İnsanlığın sürekli olarak artan enerji gereksinimi alternatif enerji kaynaklarının araştırılmasına neden olmuştur. Birçok avantaja sahip olan organik güneş pilleri alternatif enerji kaynağı araştırmalarında dikkat çekmiştir. Bu tez çalışması kapsamında kimyasal sprey püskürtme yöntemi ile organik yarıiletken MgPc n-tipi Si, p-tipi Si ve corning cam altlıklar üzerine büyütülmüştür. XRD spektrumları incelendiğinde 2Ɵ = 70 de bulunan (100) yönelimine sahip %100 piki görülmüş, MgPc ince filmin yapısının monoklinik β fazda olduğu anlaşılmıştır. XRD spektrumundan yararlanılarak ve Debye Scherrer formülü kullanılarak parçacık boyutları n-Si/MgPc için 0,31 nm, p-Si/MgPc için 0,41 nm, corning/MgPc için 0,41 nm olarak hesaplanmıştır. Dislokasyon yoğunlukları n-Si/MgPc için 10,4 nm2, p-Si/MgPc için 5,95 nm2, corning/MgPc için 5,95 nm2 olarak hesaplanmıştır. Zorlama değerleri ise; n-Si/MgPc için 0,10, p-Si/MgPc için 0,07, corning/MgPc için 0,07 olarak hesaplanmıştır. Üretilen MgPc ince filmin 200-1800 cm-1 aralığında alınan RAMAN spektrumları incelendiğinde birbiri ile benzer 16 adet aktif raman kipine rastlanmıştır. Bu pikler diğer M-Pc'ler ile aynı olup literatür ile uyum içerisindedir. SEM görüntüleri incelendiğinde ince filmlerin yaklaşık olarak 60 nm boyutunda dentritik yapıda büyümeye sahip oldukları görülmüştür. Kesit SEM görüntüsü incelendiğinde büyütülen organik yarıiletken ince filmin yaklaşık olarak 0.5 µm kalınlıkta olduğu saptanmıştır. Heteroeklemlerin elektriksel özelliklerini incelemek amacıyla akım-gerilim ölçümleri alınmıştır. MgPc ince filmin ileri yönde besleme durumundaki hesaplanan temel diyot parametrelerinden bariyer yüksekliği, idealite faktörü ve saturasyon akımları hesaplanmıştır. n-Si/MgPc için bariyer yüksekliği 0,78 eV, idealite faktörü 8,04 ve saturasyon akımı 1,23 E-9 olarak hesaplanmıştır. P-Si/MgPc için ise bariyer yüksekliği 0,64 eV, idealite faktörü 4,03 ve saturasyon akımı 1,22 E-6 olarak hesaplanmıştır. Fotoduyarlılık sonuçları incelendiğinde n-Si/MgPc ince filminin ışığa duyarlılığı yaklaşık 100 kat olarak gözlemlenirken p-Si/MgPc ince filminin ışığa duyarlılığı yaklaşık 10 kat olarak gözlemlenmiştir.
Ag8SnS6 ve Ag8SnSe6 argirodit bileşiklerinin elektronik, taşınım ve termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Termoelektrik sistemler çevre dostu ve yenilenebilir enerji özellikleriyle tercih edilebilir sistemlerdir. Farklı avantajlarıyla termoelektrik enerji uygulamaları soğutma, ısıtma, elektrik üretimi ve iklimlendirme gibi çeşitli alanlarda yaygınlaşma potansiyeli vardır. Termoelektrik metaryellerin verimliliği yüksek elektriksel iletkenlik ve Seebeck katsayısı ve düşük termal iletkenliğe sahip olması gerekmektedir. Aynı anda tüm bu özelliklere sahip malzemeler çok az miktardadır. Ag8SnS6 ve Ag8SnSe6 malzemeleri düşük termal iletkenliğe sahip olduğu bilinen yüksek düzensizliğe sahip yarı iletkenler olup elektronik taşınım özelliklerinden dolayı dikkat çekmektedirler. Bu çalışmada Ag8SnS6 ve Ag8SnSe6 yarı iletkenlerin yapısal, elektronik ve termoelektrik özellikleri temel ilke yöntemleriyle incelenmiş ve sonuçlar mevcut deneyler ile karşılaştırılmıştır. Hesaplamalar yoğunluk fonksiyonel kuramı ve yarı-klasik Boltzmann taşınım kuramı ile gerçekleştirilmiştir. Örgü sabitleri, hacim modülü, elektronik bant yapıları, toplam ve kısmi durum yoğunlukları ve termoelektrik katsayıları deneyden hiç bir parametre kullanılmadan hesaplanmıştır. Hesaplamalar sonucu elde edilen ZT öngörüleri var olan n-tipi katkılanmış deneylerle uyumlu olup, p-tipi katkılama yapıldığında ZT değerlerinin çok daha yüksek olacağı bulunmuştur.
Metal halojenür AgI bileşiğinin çinkoblend, würtzite ve kaya-tuzu fazlarının termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Bu tez çalışmasında AgI'nın würtzite ve çinkoblend fazları için P=0 GPa basınç altında ve kaya-tuzu fazı için üç farklı P=0 GPa, P=2 GPa, P=10 GPa basınç altında ve spin-orbit etkileşmesinin dahil edildiği ve edilmediği durumlar için; kristal yapıları, elektronik bant yapıları, fonon dağılımları ve fonon durum yoğunlukları ile taşıyıcı konsantrasyonu ile sıcaklığın fonksiyonu olarak p-tipi ve n-tipi katkılama için; Seebeck katsayıları, elektriksel iletkenlikleri, güç faktörleri elektronik termal iletkenlikleri gibi termoelektrik özellikleri temel ilkelere göre hesaplanmıştır. Tüm fazlar için, sabit gevşeme zamanı yaklaşımı altında yarı-klasik Boltzmann taşınım denklemi çözülerek ve literatürdeki örgü termal iletkenlik katsayıları dikkate alınarak, yapılan fayda faktörü(ZT) hesabı sonucunda dikkate değer şekilde AgI'nın kaya-tuzu fazı için P=2 GPa basınç altında n-tipi katkılama için ZT=1.5 iken p-tipi için yaklaşık ZT=2.1 değeri elde edilmiştir. Uygulama açısından termoelektrik malzemelerde ZT>1 değerde olması gerektiğinden hareketle bu çalışmada basınç altındaki kaya-tuzu AgI fazının termoelektrik açıdan umut vaad edici olduğu gösterilmiştir.
K2Hg2Se3 ve K2Hg2Te3 malzemelerinin yapısal, elektronik ve termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Artan enerji ihtiyacı ile birlikte enerji verimliliğinin arttırılması birçok çalışmanın konusu olmuş ve termoelektrik, enerji verimliliğinin arttırılmasında önemli bir seçenek haline gelmiştir. Termoelektrik, elektrik ile ısı enerjisinin birbirine dönüşümünü inceleyen bilim dalıdır. Termoelektrik malzemeler soğutmada ve atık ısıdan güç üretme uygulamalarında kullanılır. Bir termoelektrik malzemenin performansı, yüksek Seebeck katsayısı ($S$), yüksek elektriksel iletkenlik ($\sigma$) ve düşük termal iletkenliği ($\kappa$) gerektiren boyutsuz termoelektrik değer (ZT) ile belirlenir. Yoğunluk fonksiyonel kuramı temelinde yapılan bu çalışmada K$_{2}$Hg$_{2}$Se$_{3}$ ve K$_{2}$Hg$_{2}$Te$_{3} $ malzemelerinin yapısal, elektronik ve termoelektrik özellikleri incelenmiştir. Denge örgü sabitleri, hacim modülü, elektronik band yapıları, kısmi ve toplam durum yoğunlukları genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı ile elde edilmiştir. Termoelektrik katsayılar, yarı-klasik Boltzmann taşınım denklemi çözülerek hesaplanmıştır. Seebeck katsayıları her iki malzemede de genel olarak p-tipi katkılamada n-tipine göre daha yüksek elde edilmiştir. ZT değerleri her iki malzemede de p-tipi katkılamada n-tipi katkılamaya göre daha yüksek çıkmıştır. p-tipi katkılamada elde edilen ZT değerleri K$_2$Hg$_2$Te$_3$ malzemesinde K$_2$Hg$_2$Se$_3$ malzemesine göre daha yüksektir. Yapılmış olan bu çalışmada, deneysel olarak operasyonel sıcaklık olan 500 K sıcaklığında p-tipi ZT=1,49 değeri ile K$_2$Hg$_2$Te$_3$ malzemesinin umut vaadeden bir termoelektrik malzeme adayı olduğu gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Ab initio hesaplamalar, yoğunluk fonksiyonel kuramı, termoelektrik özellikler 2019, 57 sayfa
Güneş hücreleri için elektrobiriktirme yöntemi ile üretilen Cu2ZnSnS4 (CZTS) ince film özelliklerinin incelenmesi
Cu2ZnSnS4 (CZTS) ince filmleri, ITO cam alttaş üzerinde oda sıcaklığında zayıf bazik ortamdan (pH 7-7,5) elektrokimyasal kaplama yöntemi ile üretildi. Katalizörün (üç sodyum sitrat) CZTS ince filmlerinin yapısal, morfolojik ve bileşimsel özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Birikmiş ve tavlanmış ince filmler, yapısal, morfolojik, bileşimsel ve kimyasalları için U-Vis spektrometrisi (U-Vis ), X ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), EDAX teknikleri ile sırasıyla karakterize edildi. XRD çalışmaları, kaplanmış ince filmin amorf yapıdan nitrojen gazı atmosferinde tavlamanın ardından kesterit kristal yapısı ile polikristaline dönüştüğü tespit edilmiştir. Kompleksleştirici madde Darbeli Elektrokimyasal Kaplama ve Sabit Voltajda Elektrokimyasal Kaplama ile İletken Alttaşlar üzerinde filmin yüzeyinde bir miktar çatlaklar bulunan iyi örtülmüş bir yüzey morfolojisi sergilerken, kompleksleştirici madde kullanılarak hazırlanan filmlerin yüzeyinde düzensiz ve hafif gözenekli ve bazı büyümüş partiküller gözlemlendi. Bu partiküllerin tavlama işleminden sonra, morfolojik olarak düz tanelere dönüştüğü ve alttaşın üzerinde eşit bir şekilde dağıldığı gözlenmiştir. EDAX çalışması, 0.025M üç-sodyum sitrat kullanılarak üretilen Darbeli Elektrokimyasal Kaplama ile filmlerin neredeyse stokiyometrik olduğu tespit edilmiştir.
Elektrobiriktirme yöntemi ile üretilen n-CdTe ve p-CdTe yarıiletkenlerin özelliklerinin incelenmesi
Solar hücre uygulamalarında kullanılan CdTe yarı iletken ince filmler, 1.45 eV'luk ideal bir bant boşluğuna ve yüksek foton soğurma katsayısına (5.1x105 cm-1) sahiptir. Solar hücre uygulamalarında p-CdTe / n-CdS yapısı kullanılmaktadır. Diğer yandan, n-CdTe ince filmlerin üretimi, daha verimli p-CdTe / n-CdTe / n-CdS yapısına sahip güneş pilini yapmak için önemlidir. Üç elektrotlu elektrokimyasal biriktirme yöntemi ile indiyum kalay oksit (ITO) kaplı cam yüzeylerde n ve p tipi CdTe ince filmleri üretilmiştir. 10 mM CdCl2, 20 mM Na2Te03 ve 200 mM LiCl sulu çözeltileri kullanılmış ve HC1 ile elektrolitin pH'ı ~2.0'a ayarlanmıştır. Döngüsel voltammetri kullanılarak Cd ve Te'un kaplanma potansiyelleri tespit edilmiştir. Biriktirme, n-tipi CdTe için -0,8 V'ta 120 sn yapılmıştır. p-tipi CdTe için biriktirme önce -0,4V'ta 40s daha sonra -0,6V'ta 100s süreyle yapılmıştır. ITO (indiyum kalay oksit) kaplı cam yüzey üzerinde üretilen CdTe (kadmiyum tellürid) ince filmlerinin elektrodepozisyonu oda sıcaklığında yapılmıştır. CdTe ince filmler elektron mikroskobu (SEM), Ultraviyole Görünür (UV-Vis) spektroskopisi, Mott-Schottky ölçümleri gibi bazı teknikler kullanılarak incelenmiştir.
Bazı dörtlü yarım-heusler malzemelerin yapısal, elektronik, titreşimsel ve termoelektrik özelliklerinin temel ilkelerden incelenmesi
Yarım-Heusler malzemelerden 18 değerlik elektronuna sahip olanlar yarı-iletken davranış sergilemekte ve termoelektrik özellikleri bakımından yoğun olarak çalışılmaktadır. Üç farklı atomdan oluşan 18-elektrona sahip yarım-Heusler malzemelere benzer dört farklı atomdan oluşan ve yine aynı değerlik elektron sayısına sahip dörtlü yarım-Heusler olarak adlandırılan bileşikler de düşük termal iletkenlik gösterdikleri için umut vaat etmektedirler. Bu çalışmada üçlü yarım-Heusler TiCoSb ve ScNiSb ve dörtlü yarım-Heusler, Ti$_2$FeNiSb$_2$ ve MgTiNi$_2$Sb$_2$ malzemelerinin yapısal, elektronik, titreşimsel ve termoelektrik özellikleri temel ilkelerle hesaplandı. Hesaplamalar yoğunluk fonksiyonel kuramı (YFK) ile ve genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı (GGY) kullanılarak gerçekleştirildi. Geometrik optimizasyon yapılarak denge örgü parametreleri elde edilmiştir. Hacim modülü, hacim modülünün basınç bağımlılığı, elektronik bant yapıları, toplam ve kısmi elektronik durum yoğunlukları ve titreşimsel özellikler hesaplanmış, sonuçlar mevcut deney ve diğer hesaplamalar ile karşılaştırılmıştır. Seebeck katsayısı, elektriksel iletkenlik, elektronik termal iletkenlik gibi termoelektrik özellikler yarı-klasik Boltzmann taşınım kuramı çerçevesinde ve sabit gevşeme zamanı yaklaşımı ile hesaplanmıştır. Mevcut deneysel ve kuramsal çalışmalarla elde edilmiş örgü termal iletkenlik ve tahmini bir sabit gevşeme zamanı kullanılarak ZT değerleri öngörülmüştür. TiCoSb malzemesindeki Co atomu yerine Fe ve Ni atomlarının konulması ile oluşturulan Ti$_2$FeNiSb$_2$ malzemesinin p-tipi ZT değeri (0,58) 800K'de TiCoSb'ye göre (0,94) \%40 daha düşük olduğu bulunmuştur. Ancak ScNiSb malzemesinde Sc atomu yerine Mg ve Ti atomlarının konulmasının ise MgTiNi$_2$Sb$_2$'nin ZT değerinde (0,8) ScNiSb'ninkine (0,42) göre iki kat artış sağladığı gösterilmiştir.
Darbeli elektrokimyasal yöntemle üretilen ZnS ve Cu katkılı ZnS yarıiletken ince filmlerin karakterizasyonu
İnce film tabanlı fotovoltaik (PV) teknolojisinde, ikili metal kalkojenitlerin üretimi, önemli yapısal ve optik özelliklerinden dolayı son zamanlarda çok fazla dikkat çekmektedir. Çeşitli alternatifler arasında çinko sülfür (ZnS), geniş bant aralığı ve n-tipi iletkenliği ile gelecek vaat eden bir malzeme olarak kabul edilmektedir. Ayrıca ZnS toksik olmayan, toprakta bol bir malzemedir. Öte yandan, bakır katkılı çinko sülfür de önem kazanmakta olan bir PV malzemesidir ve bu konu çok az çalışılmış, yeni bir konudur. Bu nedenle bu tezin amacı, katkısız ve bakır katkılı ZnS ince filmlerin yapısal ve optik özelliklerini araştırmaktır. Maliyet etkinliği ve biriktirme parametreleri üzerinde kolay kontrol sağlaması nedeniyle ince filmlerin hazırlanma yöntemi olarak elektro- biriktirme tekniği kullanılmıştır. Bu çalışmada, katkısız ve bakır katkılı ZnS ince filmlerin biriktirilmesi, çökelme sıcaklığının 50°C'de tutulduğu basit bir iki elektrotlu sistem kullanılarak indiyum kalay oksit cam (ITO) alttaşlar üzerinde biriktirildi. Bakır katkılamanın, ZnS ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri üzerindeki etkisi, X-ışını kırınımı (XRD), Raman saçılma spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve UV/VIS/NIR spektrometresi kullanılarak araştırıldı.
Elektrokimyasal biriktirme yöntemi ile üretilen farklı Zn oranlarına sahip nanoyapılı Cd1-xZnxS ince filmlerin yapısal ve optik özellikleri
Elektrokimyasal olarak büyütülmüş Cd1-xZnxS nano yapılı ince filmlerin yapısal ve optik özellikleri, x = 0, 0.03, 0.06 ve 0.09 bileşimleri için araştırılmıştır. Biriktirilen ince filmlerin X-ışını kırınım desenleri, kübik kristal yapının (111) ve (220) düzlemleriyle bağlantılı iki tepe noktası vermiştir. Atomik bileşim oranları, enerji dağılımlı spektroskopi ölçümleri yapılarak belirlendi. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri, biriken ince filmlerin nano yapılı formlara sahip olduğunu gösterdi. Cd1-xZnxS ince filmlerinin Raman spektrumları, sırasıyla uzunlamasına optik mod ve ilk üst ton ile ilişkilendirilen 302 ve 603 cm-1 civarında iki titreşim modu sergiledi. Absorpsiyon katsayısı analizlerinden Cd1-xZnxS ince filmlerin bant aralığı enerjisinin, kompozisyon x = 0'dan x = 0.09'a yükseltildiğinde neredeyse lineer olarak 2.40'tan 2.51 eV'ye yükseldiği görüldü.
Zıntl BaIn2Te4 malzemesinin yapısal, elektronik, termoelektrik ve termal taşınım özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Bu çalışmada tellür tabanlı BaIn2Te4 malzemesinin yapısal, elektronik, örgü dinamiksel, termoelektrik ve termal taşınım özellikleri kuramsal olarak incelenmiştir. Toplam enerji ve örgü dinamiksel hesaplamalar yoğunluk fonksiyonel kuramı (YFK) temelinde ve genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı (GGY) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Termolektrik katsayıların hesabı gevşeme zamanı yaklaşımı altında elektronik Boltzmann taşınım denklemi çözülerek elde edilmiştir. Fonon taşınım özellikleri ise doğrusallaştırılmış fonon Boltzmann taşınım denkleminden elde edilmiştir. Deneysel parametre kullanmadan elde edilen denge örgü parametreleri ve iç parametreler deneysel ölçümlerle uyumludur. Elektronik bant yapısı hesaplamalarında doğrusal-olmayan bant aralığı bulunmuş olup aralık değeri GGY limitlerinde 0,963 eV olarak elde edilmiştir. Fonon dağılım eğrileri pozitif çıkmış olup yapının dinamik olarak stabil olduğunu göstermektedir. Hesaplamış olduğumuz termoelektrik katsayılardan Seebeck katsayısının benzer taşıyıcı konsantrasyonlarda p-tipi katkılamanın, n-tipi katkılamaya göre daha yüksek değerler aldığı görülmüştür. BaIn2Te4 malzemesinin örgü termal iletkenliğinin anizotropik davranış sergilediği, ortalamasının ise deneyle mükemmel biçimde uyumlu olduğu bulunmuştur. Tamamı kuramsal olarak elde edilen niceliklerle hesaplanmış ZT değerinin oda sıcaklığında 0.25 ve altında olduğu görülmüş, orta ve yüksek sıcaklıklarda ise yüksek değerlere ulaştığı gözlenmiştir. Özellikle p-tipi katkılamada 500K'den itibaren ZT>1 değerinden daha yüksek değerlere ulaşılmıştır. n-tipi katkılamada ise ZT>1 değerine yaklaşık 700K sıcaklıktan itibaren ulaşılmıştır.
Paslanmaz çelik levha üretiminde kullanılan asitleme işlemleri için alternatif bir proses tasarımı ve optimizasyonu
Her yıl katlanarak büyüyen endüstriyel teknolojiler kullanılan kaynak tüketimini ve enerji ihtiyacını da beraberinde fazlasıyla arttırmıştır, bu durum; daha az kaynak kullanarak, daha düşük maliyetlerde daha fazla üretim yapmak amacında olan endüstriyel kuruluşları ve araştırmacıları alternatif teknoloji ve proses arayışları ve araştırmaları için fazlasıyla motive etmektedir. Endüstrinin her alanında yaygın olarak kullanıma sahip olan paslanmaz çelik üretimi dünya üzerinde sürekli kendini geliştiren bir sektördür. Daha az kaynak kullanımını mümkün kılmak ve daha iyi bir malzeme yüzey kalitesi elde etmek adına; kullanımdaki asit çözeltilerinin buharları tasarlanan düzenek yardımıyla malzeme yüzeyine aside dayanıklı nozüller yardımıyla püskürtülmüştür. Bu yöntem ile yapılmaya çalışılan, ısıl işlem prosesi sırasında malzeme yüzeyinde oluşan yüksek sıcaklık oksitlerini yüzeyden uzaklaştırarak, çeliğe paslanmazlık özelliği sağlayan pasif oksit katmanının homojen bir şekilde yüzeyde büyütülmesini sağlamaktır. Tez kapsamında tek bir kalınlıkta östenitik seriden AISI 304 kalite, ferritik seriden de AISI 430 kalite paslanmaz çelik numunelere laboratuvar tipi kül fırında ısıl işlem uygulandıktan sonra yüzeyde oluşan oksit katmanları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yüzey yapıları, XRD analizi ile yüzeyde büyüyen yüksek sıcaklık oksitleri analiz edilmiştir. Yüzeye uygulanan asitleme işlemi sonrasında yüzey morfolojisi optik profilometre ile ölçülmüş ve klasik yönteme alternatif olarak tasarlanan yeni proses sonrasında yüzeyde oluşan pasif oksit tabakasının paslanmaz çeliğin korozyon dayanımına etkisini araştırmak üzere korozyon testleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel bulgular eski yöntemlerle karşılaştırılmıştır.
Kozmolojik evren için mükemmel olmayan akışkan kaynaklar
Genel Görelilikte, Einstein alan denklemleri, ikinci dereceden doğrusal olmayan diferansiyel denklemler içerir. Bu denklemlerin çözümleri, uzay zamanın geometrisi ve içerdiği maddenin özelliklerinin anlaşılması bakımından önemlidir. Gözlemlenen evren, büyük ölçekte homejen ve izotropik olsada, küçük ölçeklerde homojenlikten sapmalar mevcuttur. Bu tezde, galaksi ve karadelik ölçeğinde, homojen olmayan yapıların geometrisi incelemiş, bu tür uzay zamanın homojen olmayan yapısı için ideal olmayan akışkan formunda enerji-momentum tensörü tanımlanmıştır. Bu ideal olmayan enerji-momentum tensörü, literatürde kozmolojik karadelik olarak tanımlanan Thakurta ve Sultana-Dyer geometrilerilerine uygulanarak Einstein alan denklemlerini sağlayan enerji yoğunluğu ve basınç gibi büyüklükler elde edilmiştir. İncelediğimiz her iki geometrinin yeterince uzak mesafelerde Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker geometrisine dönüştüğü vurgulanmıştır.
Zintl RbZn4As3 malzemesinin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Yenilenebilir enerji sistemlerine dönüşün başladığı günümüzde termoelektrik malzemlerin atık ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmesi de yenilenebilir enerji olarak kabul edilebilir. Bu sistemlerin geliştirilebilmesi için termoelektrik malzemelerin verimliliğinin artırılması yönünde araştırmalar yapılmaktadır. Bir termoelektrik malzemenin performansı ZT ile tarif edilmektedir. Bu değer malzemenin Seebeck katsayısı ve elektriksel iletkenliği ile doğru, termal iletkenliği ile ters orantısı ile ilişkilidir. Yeni keşfedilen bazı Zintl faz bileşiklerinin düşük termal iletkenliğe ve yüksek elektriksel iletkenliğe sahip olabilmeleri bu yöndeki araştırmalara olan ilgiyi artırmıştır. Bu çalışmamızda Zintl faz ailesinden KCu4S3 prototipi tetragonal yapıdaki RbZn4As3 malzemesi kuramsal olarak incelenmiştir. Tetragonal yapıdaki RbZn4As3 malzemesinin yapısal, elektronik ve örgü dinamiksel özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel Kuramı (YFK) temelinde ve genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı (GGY) ve Hubbard düzeltmesi (GGY+U) kullanılarak hesaplanmıştır. Denge örgü parametreleri, hacim modülü, elektronik bant yapıları, elektronik durum yoğunlukları, fonon dağılım eğrileri ve fonon durum yoğunlukları elde edilmiş ve varolan diğer deneysel ve kuramsal çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Malzemenin doğru bant aralığına sahip olduğu görülmüş, GGY negatif bant aralığı, GGA+U yaklaşımın 0,15 eV ve hibrit fonksiyonellerin ise 0,63 eV bant aralığı verdiği bulunmuştur. Termal taşınım özellikleri fonon Boltzmann taşınım denkleminin çözümü ile elde edilmiş olup güçlü akustik-optik fonon-fonon etkileşmelerinin düşük örgü termal iletkenliğe yol açtığı tespit edilmiştir. Ayrıca malzemenin örgü termal iletkenliğinin yöne bağımlı olduğu bulunmuştur. Termoelektrik özellikler sabit gevşeme zamanı yaklaşımı altında yarı-klasik Boltzmann taşınım denklemi kullanılarak hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda p-tipi katkılama ile elde edilen Seebeck katsayıları n-tipine göre oldukça yüksek çıkmıştır. n-tipi katkılama daha yüksek elektriksel iletkenlik sergilese de düşük Seebeck katsayısı ve yüksek elektronik termal iletkenlik sebebiyle termoelektrik performansı p-tipi katkılamaya göre daha düşük kalmıştır. Yapılmış olan bu çalışma ile Zintl RbZn4As3 malzemesinin düşük termal iletkenlik ve p-tipi katkılama için yüksek Seebeck katsayısına sahip olduğu tespit edilmiş olup orta ve yüksek sıcaklıklarda yüksek performans ZT değerleri elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar umut verici termoelektrik malzemeler için öncü olabileceğini göstermektedir.
RF magnetron saçtırma tekniği ile üretilen çinko oksit ve galyum katkılı çinko oksit ince filmlerin fiziksel özelliklerinin karşılaştırılması
Tez çalışmasında, radyo frekans (RF) magnetron saçtırma tekniği ile üretilen katkısız ve Ga katkılı çinko oksit (ZnO) ince filmlerin, yapısal, morfolojik, optik ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. Yapısal incelemeler sonucunda katkısız ve Ga katkılı ZnO ince filmlerin XRD desenlerinin, hegzagonal wurtzite yapıda c-yönelime sahip olduğu gözlendi. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile üretilen ince filmlerin yüzey görüntülerinin homojen, kompakt ve boşluksuz bir yapıya sahip olduğu gözlendi. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile üretilen numunelerin yüzey pürüzlülüğünün ortalama karekök değerleri (RMS) ölçülerek karşılaştırıldı. Ayrıca, optik analizler sonucunda, ince filmlerin yasak enerji aralığının Ga katkısı ile azaldığı belirlendi. Bunlara ek olarak, filmlerin elektriksel özellikleri de, dört nokta prob (four point probe) yöntemi ve sıcaklığa bağımlı iletkenlik ölçümleri karanlık ve farklı ışık yoğunlukları kullanılarak yapılmıştır.
Simetrik paralel kütle-çekiminde statik, silindirik simetrik çözümler
Bu tezde, Genel Görelilik (GG) ile aralarında e¸sde˘gerlilik oldu˘gu ispat edilen ve "Simetrik Teleparallel (STEGR)" olarak adlandırılan teoeriden yola çıkarak, GG'ye alternatif ve STEGR'nin genelle¸stirilmi¸s hali olan f (Q) kütle-çekimi çalı¸sıldı. Ayrıca bu tezde, bugüne kadar statik, silindirik simetrik uzay-zamanda incelenmemi¸s olan f (Q) teori, bu uzay-zamanda incelenerek bu teorinin tutarlılı˘gı irdelenmi¸stir. GG'deki Ricci skalerinin f (Q) teorideki kar¸sılı˘gı olan Q non-metrisiti skalerini elde edebilmek amacıyla, en genel statik, silindirik simetrik metrikten non-metrisiti, disformasyon ve süper potansiyel tensör bile¸senleri hesaplandı. Vakum çözümlerinde, elde edilen alan denklemlerine göre f (Q) sıfır olması gerekirken, ideal akı¸skan çözümlerinde vakum çözümlerinden ve literatürde çokça incelenen küresel simetrik çözümlerden farklı olarak f (Q) ve Q skalerini kısıtlayıcı bir durum bulunmamaktadır. Bu durum do˘grultusunda, en genel sonucu elde edebilmek için, f (Q) fonksiyonu, hem daha önceki kozmolojik çözümlerle hem de en basit haliyle kuvvet serisi olarak seçilerek aksiyon denklemi olu¸sturuldu. Aksiyonun metri˘ge ve efayna göre varyasyonundan elde edilen alan denklemleri, anizotropik ideal akı¸skan için enerji-momentum tensörü e¸sitli˘gi kullanılarak, enerji yo˘gunlu˘gu ρ ve yönelimli basınçlar pm elde edildi. Bilinen statik silindirik simetrik uzay-zaman çözümleri kullanılarak, bu çözümlerin f (Q) teorisindeki kar¸sılıkları elde edilmi¸stir. Pozitif enerji yo˘gunlu˘gunu verecek sabitler belirlenerek, yönlü basınçların sayısal de˘gerleri elde edilerek grafikleri analiz edilmi¸stir. Öte taraftan, elde edilen çözümlerin tutarlılı˘gını analiz etmeyi sa˘glayan enerji ko¸sulları, bo¸s enerji ko¸sulu (NEC), zayıf enerji ko¸sulu (WEC), dominant enerji ko¸sulu (DEC) ve güçlü enerji ko¸sulu (SEC) e¸sitsizlikleri hesaplanarak, pozitif enerji yo˘gunlu˘gu katsayılarında davranı¸sları grafiklendirilmi¸stir.
Optik faz ölçüm yöntemiyle morötesi ışıkla kürlenmiş optik yapıştırıcının kırılma indisinin bulunması
Morötesi ışıkla kürlenme, optik ve fotonik alanlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Bu alanlarda kullanılan malzemelerin optik özelliklerinin bilinmesi önemlidir, kullanım ve uygulama alanına göre optik özelliklerin daha hassas ölçümlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Optik bileşenlerin birleştirilmesinde özellikle faydalanılan morötesi ışıkla kürlenen optik yapıştırıcı malzemelerin kırılma indislerinin bilinmesi doğru cihaz tasarımı ve üretimi için son derece gerekli bir parametredir. Bu tez çalışmasının amacı morötesi ışıkla kürlenen v optik yapıştırıcı malzemenin kırılma indisinin optik faz ölçüm yöntemiyle belirlenmesidir. Bu amaca ulaşmak için öncelikle üretan akrilat optik yapıştırıcı malzeme, 365-405 nm aralığında dalga boyuna sahip LED ışık kaynağıyla ile kürlenmiştir. İnce bir film olarak hazırlanan ve kürlenen örneğin kalınlığının belirlenmesi için SEM (taramalı elektron mikroskobu) görüntüleme yapılmıştır. Böylece kalınlığı ölçülen örnekler, tek renk kırınım faz mikroskobu (TRKFM) ile görüntülenerek Fourier dönüşümü tekniğiyle yüzey faz profili oluşturulmuş ve bu profilden kırılma indisi hesaplanmıştır. Literatürde ince film formunda üretilen geçirgen malzemelerin ya da morötesi ışıkla kürlenen yapıştırıcı malzemelerin kırılma indisinin ölçülmesi amacıyla daha önce TRKFM deney kurulumu kullanılmamıştır. Bu açıdan tez konusu literatüre yöntem olarak özgün katkılar sağlamaktadır.
Ultrasonik sprey piroliz yöntemiyle farklı alttaş sıcaklıklarında üretilen nio ince filmlerin karakterizasyonu
Bu çalışmada, farklı alttaş sıcaklıklarında ultrasonik sprey piroliz yöntemi kullanılarak üretilen NiO ince filmlerin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ultrasonik sprey piroliz yöntemi, NiO ince filmlerin üretimi için etkili bir yöntem olarak bilinmektedir. Araştırmanın amacı, bu filmlerin yapısal, morfolojik ve elektro-optik özelliklerini ayrıntılı bir şekilde analiz etmek ve alttaş sıcaklığının bu özellikler üzerindeki etkisini belirlemektir. Çalışma kapsamında, 250 °C ile 400 °C arasında değişen alttaş sıcaklıklarında NiO ince filmler üretilmiştir. Filmlerin; X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve ultraviyole-görünür-yakın kızılaltı spektroskopisi gibi çeşitli karakterizasyon teknikleri ile yapısal, morfolojik ve elektro-optik analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler alttaş sıcaklığının artmasıyla NiO ince filmlerin yapısal özelliklerini etkilediğini göstermiştir. SEM görüntülerinden düşük alttaş sıcaklıklarında film yüzeylerinin daha pürüzsüz olduğu belirlenmiştir. Band aralığı değerleri 3.50 eV ile 3.70 eV arasında belirlenmiştir. ITO (Indiyum Kalay Oksit) üzerine farklı alttaş sıcaklıklarında biriktirilen NiO ince filmler kullanılarak ITO/NiO/P3HT:PCBM/Al organik güneş pilleri üretilmiştir. En yüksek güç dönüşüm verimi 250 °C'de biriktirilen NiO filmler için %1.3*10^-3 olarak elde edilmiştir. Şampiyon hücrenin; açık devre gerilimi, kısa devre akım yoğunluğu ve dolum çarpanı sırasıyla 0.16 V, 37.46 uA/cm2 ve %21.52 olarak bulunmuştur. Bu çalışma, ultrasonik sprey piroliz yöntemi kullanılarak farklı alttaş sıcaklıklarında üretilen NiO ince filmlerin özelliklerine ilişkin değerli bilgiler içermektedir. Bu bulgular, sensörler, güneş pilleri ve şeffaf iletken elektrotlar gibi çeşitli uygulamalar için NiO ince filmlerinin geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.
Aspects in new physics beyond standard model
In particle physics, the Standard Model is considered the most successful theory describing three fundamental forces (electromagnetic force, strong nuclear force and weak nuclear force) in nature. The Standard Model provides a framework for unifying these forces and can explain most phenomena related to these forces. In addition, a significant part of the predictions made within the framework of this model were later confirmed experimentally. However, many important issues in our universe such as neutrino masses, dark matter, the superiority of matter over antimatter and other observations cannot be explained within the framework of the Standard Model. All these can be seen as a hint for the necessity of the presence of new physics extending the Standard Model to resolve some of these issues. In the literature, there are many trials to extend the Standard Model. One of these is the so-called scotogenic model. To test this model, it is crucial to investigate its signature in future colliders. In this thesis, we investigate the process e+e− →H+H− in the framework of the scotogenic model. The scotogenic model has non-standard particles consisting of new scalars and new singlet fermions with at least one of them serving as a dark matter candidate. The process receives different contributions arising from tree-level diagrams mediated by photon exchange, Z boson exchange and N1,2,3 new singlet right-handed fermion exchange. Also, we estimate the size of each contribution and the total crosssection of the process after applying all dominant constraints on the parameters of the model. Besides, we investigate the dependence of cross-section on the centre-of-mass energy for a set of benchmark points of the parameter space of the scotogenic model. We show that the dominant contribution to the cross-section originates from the new singlet right-handed fermions N1,2,3. Additionally, we present the cross-section's dependence on the center-of-mass energy for a set of benchmark points in the model's parameter space that adhere to the robust bounds that were obtained. Here, the parameter space is calculated according to the masses of the first two lightest fermions. Furthermore, the constraints of the dark matter include the relic density and accepts the lightest fermion as a potential candidate for the dark matter. These predictions can be tested in future e+e− colliders and hence can test the validity of the model or set further strong constraints on the model.
Development of highly sensitive NiO thin film humiditysensors for medical applications
Sensors in the medical field have contributed greatly to patient care in clinics in terms of monitoring human vital signs such as heartbeat, pressure, body temperature, and breathing. Respiratory sensors have received great attention, especially after Covid-19 pandemic attacked the world, due to their bad and strong impact on the patient's natural breathing process. Breathing sensors can be classified into two main categories. First, sensors detect certain concentrations of certain gases in our exhaled breath, which may indicate a health problem (such as increased ammonia gas concentration, which indicates a health problem related to kidney function). The other type of sensors, which is the focus of this study, are "breathing sensors" that monitor breathing dynamics, or so-called breathing patterns. Respiratory sensors help in early diagnosis of the disease, which greatly helps in developing an appropriate treatment plan that leads to a speedy recovery of the patient. However, the breathing sensors involved in this study suffer from several problems, including a relatively long response or recovery time, which is not suitable for real-time monitoring of the patient, especially in critical cases that require timely intervention. Another problem with this type of sensor is the high cost of production, such as sensors produced using graphene technology. In this study, an ultrafast and highly sensitive low powered humidity sensor was produced and developed based on a thin film of nickel oxide deposited on silver interdigitated electrodes. The fabricated NiO sensor can detect even the slightest changes in humidity levels in the range of 35-95% RH, within 0.28 and 0.40 s response and recovery time, respectively. The sensor can be operated at very low voltage (less than 0.1 V) and room temperature. The fabricated NiO sensor was produced by an easy and cost-effective spray method (airbrush) that could be manufactured under atmospheric conditions with a relatively low deposition temperature (270°C). Simulation tests and real tests on healthy volunteers showed that the fabricated NiO humidity sensor is capable of monitoring mouth and nose breathing at different speed rates. The sensor also has a high ability to distinguish between wet and dry human skin within 2 cm and without contact. The sensor is undoubtedly expected to monitor a variety of fast / slow, shallow / deep breathing patterns including Eupnea, Apnea, Bradypnea, Tachypnea etc. Keywords: NiO Thin film, Medical sensors, Monitoring breathing, Relative humidity
Manyetik alanın etkisinde, Rashba spin yörünge etkileşmesi olan lens şeklindeki yarı manyetik yarı iletken kuantum noktalarında absorbsiyon katsayısının hesaplanması
Bu tez çalışmasında seyreltilmiş yarımanyetik yarıiletken elipsoid kuantum noktanın optik özellikleri araştırıldı. Çalışmada Rashba spin-yörünge etkileşiminin optik geçişlere olan etkisi incelendi. Adyabatik yaklaşım kullanılarak etkin kütle yaklaşımı çerçevesinde kuantum sisteminin tek elektronlu Schrödinger denklemi çözüldü. Schrödinger denkleminin enerji spektrumu ve dalga fonksiyonu elde edildi. Bantlar içi optik geçişler için elde edilen enerji spektrumu ve dalga fonksiyon ifadeleri kullanılarak absorbsiyon (soğurma) katsayısı gelen fotonun enerjisinin bir fonksiyonu olarak elde edildi. Ayrıca bantlar içi optik geçişler için izinli ve izinli olmayan durumlar belirlendi. Soğurma katsayısının gelen fotonun enerjisinin fonksiyonu olarak; manyetik alan, sıcaklık, Mn atomunun konsantrasyonu, elipsoidin boyut parametreleri ve Rashba parametresi gibi parametrelerin farklı değerlerine göre değişimi incelendi. Elde edilen sonuçlara göre manyetik alanın artmasıyla elipsoidin kalınlığının 1nm değerinde soğurma katsayısının maksimumu azalmakta ve gelen fotonun enerjisine göre sağa kaymaktadır. Manyetik alanın artması elipsoid kuantum noktadaki elektronun 110 ve 111 enerji seviyeler arası uzaklığı arttırmakta ve bu iki seviyeler arası optik geçiş olasılığını azaltmaktadır. Ancak elipsoid kalınlığı 1nm'den 10nm değerine çıkarılırsa manyetik alanın artmasıyla soğurma katsayısının maksimumu artmakta ve gelen fotonun enerjisine göre sağa kaymaktadır. Elipsoidin kalınlığının 10nm değerinde manyetik alanın artması 110 ve 111 enerji seviyeler arası uzaklığı arttırmaktadır. Ayrıca manyetik alanın artması bu iki seviyeler arası optik geçiş olasılığını da arttırmaktadır. Sıcaklığın artmasıyla soğurma katsayısının maksimumu azalmakta ve gelen fotonun enerjisine göre sağa kaymaktadır. Sıcaklığın değişimi 110 ve 111 enerjisi seviyeler arası uzaklığına etkisi ihmal edilebilecek kadar azdır. Diğer taraftan sıcaklığın artması bu iki seviyeler arası optik geçiş olasılığını azaltmaktadır. Mn atomunun konsantrasyonunun artmasıyla soğurma maksimumu artmakta ve gelen fotonun enerjisine göre sola kaymaktadır. Mn atomunun konsantrasyonunun değişimi, sıcaklığın değişiminin 110 ve 111 enerji seviyeler arası uzaklığına etkisinin olduğu gibi ihmal edilebilecek kadar azdır. Ayrıca, Mn atomunun konsantrasyonunun artması elektronun bu iki seviyeler arası optik geçiş yapma olasılığını arttırmaktadır. Son olarak Rashba parametresinin artmasıyla soğurma katsayısının maksimumu azalmakta ve gelen fotonun enerjisine göre sağa kaymaktadır kaymaktadır.
Determination of optimal material as TLD device for radiation dosimetry application
A comprehensive study of the structural, morphological, thermoluminescence, and dosimetric characterization of three materials was conducted to determine the optimal material as a TLD device for dosimetry applications. The materials considered were silica glass beads, ZnO, and MgO. The silica glass bead was manually arranged with sandpaper to have dimensions similar to a TLD chip (LiF) with a diameter of 4.5 mm and a thickness of 1 mm. The samples were irradiated by a beta source, 90Sr/Y, with an absorbed dose of 10 Gy, and then the TL/OSL system reader Lexsyg Smart was used to observe TL signals. It never exhibited any response to the radiation, even with an increase in the absorbed dose up to 10 Gy. This can be explained as this material doesn't have sensitivity to radiation. 0.2M of zinc sulfate (ZnSO4.7(H2O) was dissolved in 50 mL of deionized water to prepare zinc oxide material via the chemical spray deposition technique. Structural measurements were conducted via the X-ray diffraction system. The results revealed that the pattern can be indexed as the hexagonal phase, and the value of the diffraction peak of 2θ was found at 34.467° with the attribute (002) as a preferred orientation for crystallography. Morphology measurements were carried out using a scanning electron microscopy system, and the results revealed that the surface includes nanoparticles with sizes ranging from 170 to 300 nm. Band gap estimation was calculated by UV spectrophotometer analysis; the results revealed that the band gap of the ZnO nanomaterial is 3.1 eV. A TLD reader system (Harshaw 3500) was used to measure the thermoluminescence properties of ZnO after being exposed to an absorbed dose of up to 10 Gy, and the results showed a low TL intensity glow curve since ZnO has some unwanted impurities inside the crystal. 0.2 M of magnesium chloride was dissolved in 50 mL of deionized water to prepare the MgO material. XRD measurements revealed that the MgO pattern verified a pure cubic structure without undesirable secondary phases or contamination. Morphology measurements showed that the MgO nanomaterial's surface has spherical as well as irregular forms in various dimensions ranging from 50 to 100 nm. The band gap energy was calculated by UV-Vis measurements, and it was found to be 3.7 eV. TL measurements and the dosimetric characterization of MgO showed a good response to the absorbed doses when the sample was irradiated up to 200 Gy. The intensity of the TL-glow curve increased with the rise of the absorbed dose and exhibited good linearity. The results indicated that MgO nanomaterial is an optimal material as a TLD device for radiation dosimetry applications.
Deposition and characterization of CZTS thin film for solar cell applications
(CZTS) is a p-type semiconductor material consisting of four elements that are abundant and friendly to the environment. In addition, it has a high light absorption coefficient and band gap value (1.5 eV) which is suitable to absorb the maximum number of photons from the sun's radiation. These favorable properties make it an excellent alternative material for the absorbance layer of solar cell applications. In this work, Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films were successfully deposited on glass/FTO substrates using a hand spray pyrolysis technique at a stoichiometric composition ratio of (2:1:1:4). They were optimized in the manner of best substrate temperature to produce crystalline CZTS film. To see the effect of annealing temperatures on the CZTS, thin films were annealed at different temperatures (250, 300, 350, and 400 ◦C) under atmospheric conditions and, it was observed that the crystal grain size increased with increasing annealing temperature and the ideal annealing temperature was determined to be 400 ◦C. To produce Cu-poor films that are more suitable for solar cell applications; the structural, optical, and electrical properties of the CZTS films were evaluated by using XRD, SEM, EDS, UV-Vis, and I-V measurements. The result revealed that the best substrate temperature is 400 ◦C and the EDS result proved to be CZTS thin film exhibiting poor-Sn behavior. FTO/CZTS/CdS/ZnO devices were produced using these films as an absorber layer and characterized by current-voltage (I-V) measurements under dark and AM1 light conditions. The effect of Cu, Zn, and Sn concentration on CZTS thin film was also studied. A substrate temperature of 400 ◦C and an annealing temperature at 400 ◦C applied for a copper-poor zinc-rich non-stoichiometric ratio of (1.6:0.9:0.8:1.2) led to the success of the synthesis of CZTS thin film. The FTO/CZTS/CdS/ZnO device was successfully produced by depositing CZTS, CdS, and ZnO thin film on a glass FTO substrate and characterized electrically. This device gave a power conversion efficiency of 0.02 % with the non-stoichiometric ratio of Cu/Zn + Sn = 0.79 and Zn/Sn = 1.23. Experimentally, it was clarified for the first time that a device structure of FTO/CZTS/CdS/ZnO can be run as a solar cell by using low-cost material and a fully spray pyrolysis deposition technique which is the aim of this thesis. Keywords: CZTS, Stichometry, Spray pyrolysis, FTO, Solar cell.
Exploring new physics beyond the standard model
In the study under investigation in this thesis, we explore the possibility of one of the new physics beyond standard model namely, the Scotogenic model to account for the observed relic density of dark matter in our Universe while respecting all imposed constraints on its parameter space. The Scotogenic model is one of the simplest extensions of the standard model that can provide a mechanism for light neutrino mass generation and can provide a candidate for dark matter. The Scotogenic model was introduced by Ernest Ma in 2006 (Ma 2006). Within framework of the model, three singlet right-handed Majorana fermions, N_1,2,3, are introduced. The lightest among these new fermions, N_1, was considered to be a candidate of dark matter. The annihilations of N_1 N ̅_1 can result in final states with two standard model particles. Specifically, these final states are ℓ+ ℓ- and ν ν where ℓ represents a charged lepton and ν denotes a neutrino. The cross sections of these final states contribute to the relic density of dark matter. However, it turns out that it is difficult to account for the measured value of the relic density of the Dark Matter while respecting the strong constraint from the process μ → eγ. It should be noted that an alternative scenario can be considered to overcome this difficulty. In this alternative scenario, which is taken into account in this thesis, one assumes that N_1 and N_2 are degenerate or nearly degenerate in mass and thus N_1 N ̅_2 and N_2 N ̅_2 annihilations into ℓ+ ℓ-, ν ν will contribute also to the relic density of dark matter. In this work, we will analyze the effect of the latest findings related to neutrino oscillations, dark matter direct detection experiments, the bound from branching ratio of the process μ → eγ and the Planck measurement of the relic density of dark matter on the parameters of the Scotogenic model. We will show the effect of each individual constraint on the parameter space of the Scotogenic model and the effect of imposing these constraints together on the parameter space. We will show that it is possible to account for the observed relic density of dark matter within 2σ range of its measured value by Planck satellite while respecting all the imposed constraints for Dark Matter masses close to 1 TeV.
Natural radıoactıvıty measurements ın soıl samples at Isparta provınce
Living things are exposed to ionizing radiation from artificial and/or natural sources in their environment throughout their lives. More than 80% of the annual effective dose received is due to ionizing radiation of natural origin. Radioactive substances in soil can cause serious effects on human health. Determining radioactivity levels in soil is of great importance for human health, agricultural production, environmental protection and nuclear safety. Regular monitoring and evaluation are necessary to reveal possible risks and take the most appropriate precautions. In this study, it was aimed to radiologically investigate the Isparta region in question, based on literature information that gamma dose rate levels and indoor atmospheric radon (222Rn) concentrations in the city center of Isparta are above the country and world averages. Within the scope of this thesis, firstly, activity concentration measurements of 226Ra, 232Th, 40K and 137Cs radionuclides were performed for soil samples taken from 72 measurement points in Isparta city center and 12 districts. A gamma spectrometer with a high-purity germanium (HPGe) detector was used for the measurements. It was found that the activity concentration levels in the soil samples ranged from 4.08±0.39 Bqkg-1 to 69.84±1.50 Bqkg-1 for 226Ra, ranged from 2.63±0.28 Bqkg-1 to 65.66±1.49 Bqkg-1 for 232Th, ranged from 4.48±3.17 Bqkg-1 to 452.38±9.67 Bqkg-1 for 40K and ranged from 0.28±0.16 Bqkg-1 to 19.10±0.66 Bqkg-1 for 137Cs. The provincial averages were; 15.69±0.72 Bqkg-1 for 226Ra, 15.40±0.78 Bqkg-1 for 232Th, 210.60±6.22 Bqkg-1 for 40K and 3.44±0.31 Bqkg-1 for 137Cs. On the other hand, the activity concentration averages of 226Ra, 232Th, 40K and 137Cs in Isparta city center were; 47.55±1.22 Bqkg-1, 44.35±1.24 Bqkg-1, 407.67±8.85 Bqkg-1 and 2.02±0,43 Bqkg-1, respectively. It was revealed that the average values for the province were below the national and world averages, but the 226Ra and 232Th activity concentration levels in the soil of the central district exceeded the country and world averages. Statistical analyses of the data for 226Ra, 232Th, 40K and 137Cs activity concentrations obtained from 13 districts were performed using SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) 29.0 program. Since the number of data was less than 50 for each district measurement, the Shapiro-Wilk test was applied for the normality test. Since the p-values were greater than 0.05 for each group, it was concluded that the data had a normal distribution. In the analyses performed using the one-way ANOVA test, it was determined for the 226Ra, 232Th and 40K data that there was a statistically significant difference (p<0.05) among the district measurements. However, it was found that the p-value for 137Cs measurements was greater than 0.05, indicating a lack of statistical significance among the measurements of the districts. To determine which district measurements there were differences, the analysis of variance was applied to the 226Ra, 232Th and 40K data by using the Tukey test that can be used to compare the differences between the group means. It was found for the 226Ra and 232Th data that there was a statistically significant difference between the city centre measurements and all other group measurements. The rest of the group measurements were not significantly different from each other. When the data for 40K activity concentration measurements were evaluated, the measurements obtained from the city center were statistically different (p<0.05) from the measurements of other districts except those performed for the Yalvaç district (p>0.05). Additionally, it was also found that there was no statistically significant difference among the remaining 11 districts (p>0.05). After the determination of the activities of natural radionuclides in soil, the radiological parameters such as absorbed gamma dose rate (D), radium equivalent activity (Raeq), annual effective dose equivalent (AEDE), male lifetime cancer risk (LCRm), female lifetime cancer risk (LCRf) and external hazard index (Hex) were also calculated. The average absorbed gamma dose rate for Isparta province was determined as 25.34 nGyh-1. It was 65.76 nGyh-1 for the city center. While the average radium equivalent activity calculated for soil samples in the province was 53.94 Bqkg-1, it was determined as 142.36 Bqkg-1 for the city center. The annual effective dose equivalent average was 31.07 µSvy-1 across the province, while the mean for the central district was 80.64 µSvy-1. The average lifetime cancer risks for men and women in the Isparta province were calculated as 0.13×10-3 and 0.14×10-3, respectively. For the central district, these values were obtained as 0.35×10-3 and 0.37×10-3, respectively. The average external hazard index was found to be 0.15 for the province, and it was 0.38 for the city center. It was concluded that the average radiological parameter values for the province were lower than the world and country averages, but the averages calculated for the city center (except for the Hex and Raeq values) were higher than the national and world averages. Within the scope of this thesis, between June and August 2022, wheat samples were also collected from 65 of the sampling points where soil samples were taken. After the wheat samples were ground into flour, the activity concentration levels of 226Ra, 232Th, 40K and 137Cs in these specimens were measured. Activity concentration levels in wheat samples were investigated for the first time in Isparta and were determined as 0.45 Bqkg-1, 0.46 Bqkg-1, 57.40 Bqkg-1 and 0.08 Bqkg-1 for the 226Ra, 232Th, 40K and 137Cs radionuclides, respectively. It can be stated that these averages are consistent with the values reported in the literature for wheat samples. The transfer factor values indicate how much of the radionuclides in the soil are absorbed by wheat metabolism. For 226Ra the transfer factor values ranged from 0.01 to 0.27, for 232Th it ranged from 0.01 to 0.15, for 40K it ranged from 0.12 to 0.87, and for 137Cs it ranged from 0.01 to 0.27.
Gama yaşlandırmanın dental kompozitlerin renk kararlılığı üzerine etkisinin araştırılması
Diş hekimliğinde dental kompozitler (kompozit rezinler), dişlerin şekil, form bozuklukları ve diş eksikliklerinin tedavisi gibi durumlarda kullanılan malzemelerdir. Kullanılacak kompozit malzemenin rengi esnetik açıdan her hastanın doğal diş rengi ile en uyumlu görünüme sahip olmalıdır ve bu yüzden diş hekimliğinde en uygun renk skalasındaki malzeme tercih edilmektedir. Çevresel faktörler ve değişik nedenler ile zamanla kullanılan kompozit malzemelerde meydana gelebilecek renk değişimleri çeşitli hızlandırılmış yaşlandırma teknikleriyle çalışılmaktadır. Ancak, estetik kaygıyı ön plana çıkaran bu tür çalışmalar incelendiğinde, kaçınılmaz biçimde maruz kaldığımız doğal radyasyonun dental malzemelerin renk değişimi üzerine etkisi hakkında, literatürde bir çalışmaya rastlanamamıştır. Bu çalışmanın temel amacı, diş hekimliğinde yaygın olarak kullanılan kompozit rezinlerin doğal gama radyasyonuna maruz kaldığında, renk stabilitelerinin nasıl etkilendiğinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, restorasyonlarda kullanılan üç farklı üreticiye ait A2 ve A3 renk tonlarındaki dental kompozitler incelenmek üzere seçilmiştir (Spectra ST HV (Dentsply Sirona, Almanya), Clearfil Majesty Esthetic (Kuraray, Japonya) ve FiltekTM Z250 (3M ESPE, ABD)). Seçilen dental kompozit örneklerinden 2 milimetre yüksekliğe ve 10 milimetre çapa sahip olan disk formunda 120 adet ölçüm numunesi hazırlanmıştır. Böylelikle, 6 farklı materyal için iki farklı hızlandırılmış yapay yaşlandırma işlemi (TS, termal siklus ve G, gama yaşlandırma işlemleri) uygulanacak 12 ölçüm grubu oluşturulmuştur (N=10). Yaşlandırma işlemleri öncesi ve sonrası gerçekleştirilen renk ölçümleri için VITA Easyshade V (VITA Zahnfabrik, Almanya) dijital spektrofotometresi kullanılmıştır. Spektrofotometre ile yapılan her ölçüm çevresel koşulları elimine eden, yapay gün ortası ışık kaynağı (D65: daylight 6500 °K) sağlayan renk ölçüm kabini içerisinde, beyaz zemin üzerinde gerçekleştirilmiştir. Her numune için ölçümler merkeze yakın 5 noktadan tekrarlanıp aritmetik ortalamaları alınmış ve renk değerleri, CIE (Comission International De L'eclairage: Uluslararası Aydınlatma Komisyonu) renk sisteminde L*, a* ve b* renk koordinat verileri olarak kayıt edilmiştir. TS yaşlandırma işleminde, 1 yıllık yapay yaşlandırma için numuneler, dentester cihazında 1000 döngülük termal siklus uygulamasına tabi tutulmuştur. Termal siklus cihazının sıcak ve soğuk su hazneleri, ağız içi sıcaklık değişimlerini taklit etmek amacıyla, sırasıyla 5 ve 55 °C sıcaklıklara ayarlanmış ve numunelerin bu hazneler içinde bekleme süreleri 5'er saniye olarak belirlenmiştir. G yaşlandırma işleminde ise 1 yıllık yapay yaşlandırma işlemi için numuneler, 1 mSv doza karşılık gelecek gama radyasyonuna maruz bırakılmıştır. Kompozit numunelere 1, 2 ve 5 yıllık hızlandırılmış yapay yaşlandırma işlemleri Ankara Üniversitesi Nükleer Bilimler Enstitüsü 137Cs Kalibrasyon Laboratuvarı'nda uygulanmış ve her işlem sonrası spektrofotometre ile renk ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Dental kompozitlerin renk stabilitesinin zamana ve yaşalandırma işleminin türüne bağlı değişimi, renk farkı (〖∆E〗_ab^*) değerleri hesaplanarak incelenmiştir. Yaşlandırma işlemlerine geçilmeden önce 12 gruba ait numuneler için L0*, a0* ve b0* renk koordinat değerleri ölçülerek kontrol grubu (KG) verileri olarak kayıt altına alınmıştır. 1, 2 ve 5 yıllık yaşlandırma işlemleri sonrasında renk ölçümlerinden elde edilen L*, a* ve b*renk koordinatlarına ait veriler, KG verileri ile istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. Tüm veri grupları bağımlı verilerden oluştuğundan normal dağılıma sahip olan veri grupları Bağımlı Gruplar t-Testi'ne ve normal dağılıma sahip olmayan gruplar ise Wilcoxon İşaretli Sıralar Testi'ne tabi tutularak SPSS 29,0 programıyla analiz edilmiştir. KG verileri baz alınarak yapılan ikili karşılaştırmalarda, 108 karşılaştırmanın 94'ünde istatistiksel olarak anlamlı bir farklılığın olduğu bulunmuştur (p<0,05). Genel olarak, her iki yaşlandırma işlemi sonucunda dental kompozit numunelere ait renk koordinatlarının yıllara bağlı olarak farklılaştığı söylenebilir. Elde edilen L*, a* ve b* renk koordinat değerleri kullanılarak 〖∆E〗_ab^* renk farkı değerleri; 1, 2 ve 5 yıllık TS ve G yaşlandırma işlemleri için hesaplanmıştır. Elde edilen 〖∆E〗_ab^* gruplarının normal dağılıma sahip olup olmadığı Shapiro-Wilk normallik testi ile incelenmiştir. TS ve G yaşlandırma işlemleri için 〖∆E〗_1^*, 〖∆E〗_2^* ve 〖∆E〗_5^* gruplarındaki verilerin kendi içerisindeki karşılaştırmaları; normal dağılıma sahip gruplar için Bağımlı Gruplar t-Testi ile ve normal dağılıma sahip olmayan gruplar için Wilcoxon İşaretli Sıralar Testi kullanılarak SPSS 29,0 programında istatistiksel olarak analiz edilmiştir. 1 ve 2 yıllık TS ve G yaşlandırma işlemlerine ait 〖∆E〗_ab^* veri gruplarının kendi içlerinde (TS yaşlandırma yönteminde; Clearfil Majesty Esthetic A2, FiltekTM Z250 A2, FiltekTM Z250 A3 ve Spectra ST HV A2, G yaşlandırma yönteminde; FiltekTM Z250 A3 numuneleri hariç) anlamlı bir farklılık sergilediği bulunmuştur (p<0,05). 2 ve 5 yıllık yaşlandırma işlemleri için Spectra A2 renk tonuna ait TS numuneleri hariç, 〖∆E〗_ab^* veri gruplarının kendi aralarında anlamlı bir farklılığa sahip olduğu görülmüştür (p<0,05). 1 ve 5 yıllık 〖∆E〗_ab^* verileri incelendiğinde, her iki yaşlandırma işlemi için tüm gruplarda renk farkı değerlerinin istatistiksel olarak anlamlı bir farklılığa sahip olduğu tespit edilmiştir (p<0,05). Bu çalışmanın limitleri dahilinde, TS ve G yaşlandırma işlemlerinin dental kompozitlerin renk kararlılığı üzerinde etkili olduğu ortaya çıkarılmıştır. Hızlandırılmış G yaşlandırma işleminin yapay TS yaşlandırma işlemine göre renk değişimi üzerinde; kısa dönemde (1-2 yıl ölçümleri arasında) yaklaşık 2 kat kadar ve uzun dönemde (1-5 yıl ölçümleri arasında) yaklaşık 1,5 kat kadar daha etkili olduğu bulunmuştur. Dental malzemeler üzerinde yürütülen renk ölçüm çalışmalarında, bu güne kadar göz önüne alınmayan gama yaşlandırma işleminin hızlandırılmış yapay yaşlandırma işlemlerine dahil edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.
Measurement the natural level of radiation in oil extraction operations
Recently attention has been devoted to the risks arising from naturally occurring radioactive materials (NORM) in oil fields and facilities and to ensure the safety of using radioactive materials, many studies have been conducted in the field of radiation protection. Naturally occurring radioactive materials (NORMs) are generated as secondary wastes in very large quantities in the oil industry. A large-scale survey was conducted in one of the most productive areas in the Halfaya oil fields of Maysan Governorate in southern Iraq. 30 soil samples were collected from ten different locations at depths of (30 cm, 40 cm, and 50 cm). Activity concentrations were obtained for (Ra-226, Th-232 and K-40). The average radioactivity of Ra-226, Th-232 and K-40 was measured in the 10 selected sites using a scintillation detector (NaI (Tl)). In addition, the results obtained were compared with recommended international values and the results were within the normal permissible level. From the obtained result, one could see that the distribution was not uniform. For (30cm) depth, the minimum values of (U-238, Th-232 and K-40) radionuclides are 450.4 Bq/kg recorded in sample 4, 20.4 Bq/kg recorded in sample 10 and 24.8 Bq/kg recorded in sample 2 respectively, while the maximum values are 1386.6 Bq/kg recorded in sample 6, 54.2 Bq/kg recorded in sample 9 and 129 Bq/kg recorded in sample 5 respectively, with an average of 1035.16 Bq/kg, 45.91 Bq/kg and 71.9 Bq/kg respectively. For (40cm) depth, the minimum value of (U-238, Th-232 and K-40) radionuclides is 17.6 Bq/kg recorded in sample 1, 22 Bq/kg recorded in sample 1 and 407.8 Bq/kg recorded in sample 9 respectively, while the maximum value is 84.8 Bq/kg recorded in sample 6, 152.8 Bq/kg recorded in sample 8 and 1647.6 Bq/kg recorded in sample 8 respectively, with an average of 61.09 Bq/kg, 80.5 Bq/kg and 1161.38 Bq/kg respectively. For (50cm) depth, the minimum value of (U-238, Th-232 and K-40) radionuclides is 40 Bq/kg recorded in sample 9, 22.8 Bq/kg recorded in sample 2 and 462.4 Bq/kg recorded in sample 9 respectively, while the maximum value is 100.6 Bq/kg recorded in sample 5, 137.8 Bq/kg recorded in sample 8 and 1796.4 Bq/kg recorded in sample 10 respectively, with an average of 35 Bq/kg, 35 Bq/kg and 350 Bq/kg respectively. Also, artificial radionuclide was not detected in any of the measured samples, just the specific activity of K-40 was much higher than that of U-238 and Th- 232. So, the periodical monitoring is recommended to in order to assess the risk to the population health.
Süpernova kalıntılarının optık dalga boylarında dar-band fıltreleri ile morfolojik olarak incelenmesi
Bu tez çalışmasında, radyo gözlemleriyle kısa süre önce keşfedilen beş yeni süpernova kalıntısı (SNK) - G282.1−4.1, G285.0−3.2, G289.6+5.8, G295.6+0.5 ve G300.1−1.6 - için Southern Hα Sky Survey Atlas (SHASSA) verileri kullanılarak optik görüntüleri incelenmiştir. Elde edilen Hα görüntüleri bu SNK'ların filament yapısını ortaya çıkarmıştır. SNK'ların optik ve radyo dalga boylarındaki morfolojileri karşılaştırıldığında, her iki dalga boyunda da genel olarak uyumlu yapılar sergiledikleri˘ görülmüştür. Her bir SNK 'nın Hα akı değerleri hesaplanarak 943 MHz radyo akı değerleri ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada incelenen beş SNK'nın morfolojik yapıları evrimsel aşamalarıyla birlikte değerlendirilerek her bir kalıntı için uzaklık değerleri tahmin edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar; gelecekte SNK 'ların çok bantlı gözlemlere dayalı araştırmalar için önemli bir temel oluşturmaktadır.
Bazı nükleer reaksiyon modelleri ve parametrelerinin lantanit grubu elementlerin bazı izotoplarında (P,N) reaksiyon tesir kesiti hesaplamalarına etkilerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında lantanit grubu seryum, praseodim, evropiyum, gadolinyum ve erbiyum elementlerinin bazı izotoplarının (p,n) reaksiyonlarında çeşitli nükleer reaksiyon modelleri ve parametreleri kullanılması durumunda, bu model ve parametrelerin tesir kesiti hesaplama sonuçlarına olan etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın motivasyonuna uygun olarak tesir kesiti hesaplamalarının yapılması için, tesir kesiti değerinin hesaplanmasına da olanak tanıyan yeteneklere sahip olan ALICE/ASH ve PCROSS kodları kullanılmıştır. ALICE/ASH kodunda denge süreci için Weisskopf-Ewing modeli kullanılırken denge-öncesi süreç için Hibrit ve Geometri Bağımlı Hibrit modelleri kullanılmıştır. PCROSS kodunun kullanıldığı hesaplamalarda ise denge süreci Weisskopf-Ewing modeli ile incelenmişken denge-öncesi süreç ise Tam Eksiton modeli kullanılarak analiz edilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında ayırca ortalama serbest yol parametresinin değişmesi ile tesir kesiti hesaplama sonuçlarının nasıl etkilendiğinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda; ALICE/ASH kodunda mevcut COST parametresi ile PCROSS kodunda mevcut kmfp parametresinin farklı değerler aldıkları durumlar için tesir kesiti hesaplamaları tekrarlanmıştır. Hesaplama sonuçları, literatürde mevcut olan deneysel veriler ile birlikte grafikleştirilmiş ve böylelikle görsel bir analizin yapılabilmesi de sağlanmıştır. Elde edilen bulgular ile bu tez çalışması kapsamında incelenen her reaksiyon için farklı nükleer reaksiyon modelleri ve parametre değerleri kullanılmasının, tesir kesiti hesaplama sonuçlarını farklı oranlarda değiştirdiği anlaşılmıştır.
Cu katkılı PbO ince filmlerin SILAR tekniği ile üretilmesi, karakterizasyonu ve Al/(%2-4-6-8)Cu:PbO/p-Si Schottky diyotun elektronik özellikleri
Bu tez çalışmasında SILAR (Ardışık İyonik Tabaka Adsorpsiyonu ve Reaksiyonu) tekniği ile katkısız PbO ve farklı oranlarda (%2, 4, 6 ve 8) Cu katkılı kurşun oksit (PbO) filmler cam ve Si alttaş üzerine SILAR tekniği ile kaplandı. Silisyum kristalinin ön yüzüne PbO ince filmi biriktirildikten sonra alüminyum (Al) metali fiziksel buharlaştırma yöntemi (PVD) ile buharlaştırılarak Al/katkısız PbO-%2,4,6,8Cu:PbO/p-Si MIS Schottky kontaklar (SD) oluşturuldu. Kaplanan katkısız ve katkılı PbO ince filmlerin yapısal, yüzeysel, optik ve elektriksel özellikleri XRD, SEM-EDX, UV-Vis spektrometresi kullanılarak belirlendi. PbO ince filmlerin polikristal yapıya sahip olduğu, yüzeylerde dikey ve yatay pullarla sürekli bir PbO film oluştuğu gözlendi. İnce filmlerin bant aralığı 3.0-3.2 eV aralığında belirlendi. İmal edilen farklı oranlarda Cu katkılı PbO arayüzeyli Al/p-Si MIS Schottky diyotların elektriksel özelliklerini belirlemek amacıyla I-V ölçümleri alındı. Elektriksel parametreler doyma akımı (Is), idealite faktörü (n), doğrultma oranı (RR), engel yüksekliği (Φb), seri/şönt dirençler (Rs, Rsh) ve arayüzey hallerinin yoğunluğu (Nss) belirlendi. Deneysel sonuçlar karşılaştırıldığında %2 Cu katkılı PbO arayüzüne sahip diyotun, daha düşük Io, n, Nss ve daha yüksek RR, BH ve Rsh değerleri açısından diğer diyotlara kıyasla MS tipi SD'lerin kalitesini önemli ölçüde iyileştirdiği görüldü.
A comprehensive framework for early tumor detection and quality control of MRI images using python
The early detection of brain tumors is crucial for effective treatment planning and improving patient survival rates. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is one of the most widely used non-invasive imaging techniques for diagnosing brain tumors due to its superior soft-tissue contrast. However, the accuracy of tumor detection and classification is highly dependent on the quality of the MRI scans, which can be affected by various factors such as noise, artifacts, intensity inhomogeneity, and acquisition inconsistencies. Ensuring high-quality MRI data is, therefore, an essential prerequisite for reliable and precise tumor detection. This research project proposes a comprehensive Python-based framework that integrates deep learning models and the open-source MRQy tool to enhance early brain tumor detection while simultaneously ensuring MRI quality control. The deep learning model, based on convolutional neural networks (CNNs) and transfer learning architectures such as Reset and Efficient Net, will be trained on publicly available MRI datasets such as Bra TS (Brain Tumor Segmentation Challenge) and The Cancer Imaging Archive (TCIA). The model's performance will be evaluated using standard evaluation metrics, including accuracy, precision, recall, F1-score, and AUC-ROC curves, to ensure its robustness and generalizability. Additionally, MRQy will be integrated into the workflow to systematically assess and improve the quality of MRI scans by detecting common image artifacts, ensuring signal homogeneity, and standardizing intensity distributions. By incorporating advanced preprocessing techniques such as noise reduction, bias field correction, and normalization, we aim to mitigate the impact of poor-quality MRI scans on deep learning-based classification results. The expected outcomes of this research include a highly accurate and reliable deep learning model for automatic tumor detection and segmentation, an automated quality control pipeline using MRQy, and a standardized framework that can be extended to other medical imaging applications. This approach has the potential to improve diagnostic accuracy, optimize radiological workflows, and enhance clinical decision-making, ultimately leading to better patient outcomes in neuro-oncology.
Nükleer seviye yoğunluğu modellerinin 103Rh ve 106Pd çekirdeklerinin tesir kesiti hesaplamaları üzerindeki etkisi
Günümüzde fen ve teknoloji alanı ve özellikle de bilişim teknolojisindeki gelişmeler, birçok bilim dalında olduğu gibi nükleer fizik alanında da oldukça önemli katkı sağlamaktadır. Nükleer fizik alanında reaksiyon mekanizmalarının anlaşılması için bilgisayar destekli modellerin kullanımı son yıllarda yaygınlaşmıştır. Nükleer teknolojideki gelişmeler artan enerji ihtiyacını karşılamak için enerji üretiminde kullanıldığı kadar, çeşitli hastalıkların tedavisi tanısı amacıyla medikal alanda da fayda sağlamaktadır. Ayrıca; bu gelişmelerin havacılık ve uzay, inşaat ve endüstriyel teknoloji gibi birçok toplum yararlı uygulamanın planlama, mühendislik ve üretim aşamasına oldukça önemli katkısı bulunmaktadır. Nükleer reaksiyon mekanizmasının anlaşılması için deneysel metotlar kullanılabilmektedir. Ancak; deneysel metotlardaki birtakım zorluklar nedeni ile reaksiyon mekanizmaları anlaşılamamaktadır. Bu zorluklardan biri bazı reaksiyonların tesir kesitlerinin ve spektral yayınlanma şekillerinin incelenmesinin günümüz teknolojisi ile mümkün olmamasıdır. Bir diğeri ise, çeşitli türdeki çekirdek reaksiyonlarının anlaşılabilmesi için kullanılan klasik hesaplamaların oldukça zaman alıcı olmasıdır. Klasik hesaplamalar yerine bilgisayar destekli yazılımların kullanımı ile elde edilecek çözümler işgücü, zaman ve maliyetten tasarruf sağlamakta ve optimum çözümler elde edilmesine olanak sağlamaktadır. Nükleer teknolojideki gelişmelerin bilişim teknolojisi ile harmanlanması; nükleer reaksiyon mekanizmasının ve atom fiziğinin anlaşılmasına, nükleer veri havuzunun artmasına ve bu verilerin elde edilebilirliğinin artan teknolojik gelişmeler ile kolaylaşmasına katkı sağlayacaktır. Bu amaçlar doğrultusunda bu tez çalışmada, Platin grubu elementlerinden olan 103Rh ve 106Pd izotoplarının nükleer reaksiyonlarında tesir kesiti, parçacık yayınlanma spektrumu ve açıya ve enerjiye bağlı çift katlı diferansiyel tesir kesiti hesaplamaları, literatürde kullanımı sıklıkla tercih edilen TALYS 1.95 nükleer hesaplama programının farklı seviye yoğunluğu modelleri ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar Uluslararası Deneysel Nükleer Veri Kütüphanesi (Experimental Nuclear Reaction Data - EXFOR)'dan alınan deneysel verileri ile karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Reaksiyon tesir kesiti, diferansiyel tesir kesiti, yayınlanma spektrumu, seviye yoğunluğu modelleri, TALYS 1.95, EXFOR, Paladyum, Rodyum
Bir radon kontrol sistemi için radon ölçümlerinin tahmin edilmesi
Bu tez çalışmasında, farklı mekanlarda saatlik olarak ölçülen bina içi atmosferik radon konsantrasyonlarının, bir merkezden online olarak takibi ve elde edilen ölçümlere bağlı olarak sonraki ölçümlerin tahmin edilmesi amacıyla geliştirilen IRL-RTA (Isparta Radon Laboratuvarı-Radon Tahmin Ağı) sistemi tanıtılmaktadır. Söz konusu tahmin ağı, daha önceden kapalı mekanlarda kullanılmak üzere tasarlanmış ve başarılı bir şekilde çalıştığı kanıtlanmış olan IRL-RMS (Isparta Radon Laboratuvarı-Radon Monitörleme Sistemi) üzerine inşa edilmiştir. IRL-RTA için kullanılacak tahmin algoritmasının formunu belirleyebilmek için bir ön-çalışma gerçekleştirilmiştir. Lineer regresyon (T1), sıcaklığa bağlı yaklaşım (T2) ve neme bağlı yaklaşım (T3) formülasyonları arasında, ön-ölçümlerde uyumlu tahminler üretmede T1 yaklaşımının daha başarılı olduğu bulunmuştur. Tahmin algoritması için T1 formülasyonu esas alınarak C# dilinde hazırladığımız kodlama IRL-RTA tasarımına entegre edilmiş ve sistemin radon tahmin etmedeki başarısı 210 gün boyunca sürdürülen test-ölçümleriyle incelenmiştir. Test-ölçümleri, Süleyman Demirel Üniversitesi'nde farklı radon seviyelerine sahip üç farklı ölçüm noktasında gerçekleştirilmiştir (B1, B2 ve B3 sırasıyla, daha önceki çalışmalarda düşük, orta ve yüksek radon konsantrasyonu tespit edilmiş birimlerdir). Her bir ölçüm noktasına IRL-RMS ve IRL-RTA sistemlerine ait birer ölçüm birimi yerleştirilerek, ortamdaki radonun özdeş iki dedektör tarafından ne denli uyumla ölçüldüğü ve IRL-RTA sistemine ait dedektörle yapılan ölçümler ve tahminler arasındaki uyum düzeylerinin ne olduğu, grup verileri arasındaki bağıl hata oranları hesaplanarak incelenmiştir. Elde edilen 44.500 radon ve tahmin verisi analiz edildiğinde; IRL-RTA mimarisiyle yapılan radon tahminlerine ait uyum düzeylerinin, aynı ortamdan veri toplayan iki dedektörün ölçümleri arasındaki uyumdan daha yüksek olduğu incelenen tüm ölçüm noktaları için tespit edilmiştir. IRL-RTA sisteminin radon ölçümleri ile tahminleri arasındaki uyum yüzdelerinin; B1 ölçüm noktası (radon düzeyi <100 Bq/m3) için %91,5, B2 ölçüm noktası (radon düzeyi 100-300 Bq/m3) için %95,6 ve B3 ölçüm noktası (radon düzeyi >300 Bq/m3) için %94,9 olduğu bulunmuştur. Ek olarak, IRL-RTA sisteminin yüksek veri iletim performansına (%98,1) sahip olduğu da saptanmıştır. Çalışma bulguları, önerilen tasarımın gerçek ölçümlerle örtüşen veriler üretebildiğini ve bina içi radon konsantrasyonlarını tahmin etmede güvenilir bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.
Farklı ağır oksitler ile katkılandırılmış B2O3-Bi2O3 cam malzemelerin radyasyon soğurma özelliklerinin araştırılması
Bilimsel ve teknolojik gelişmelerle birlikte radyasyon, günümüzde birçok farklı alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kapsamda, nükleer enerji santralleri, tıbbi görüntüleme sistemleri, nükleer tıp uygulamaları, endüstriyel testler ve sterilizasyon işlemleri gibi radyasyonun zararlı etkilerinin ortaya çıkabileceği ortamlarda çalışan bireylerin sağlıklarını korumak ve güvenli çalışma koşulları sağlamak amacıyla koruyucu önlemlerin alınması gerekmektedir. Bu bağlamda, içerdiği ağır metal oksitler sayesinde yüksek yoğunluk, uygun şeffaflık ve gama ışınlarına karşı etkin koruma sağlayabilen cam malzemeler, radyasyondan korunma alanında dikkat çeken alternatifler arasında yer almaktadır. Bu tez çalışması kapsamında (65-x)B2O3-35Bi2O3-xHMO (x=0, 1, 1.5, 2, 4 mol%; HMO: Er2O3/Gd2O3/Sm2O3) kimyasal bileşimine farklı konsantrasyonlarda ağır metal oksit ilavesiyle üç farklı cam serisi (BBErx, BBGdx ve BBSmx) tasarlanmıştır. Reçete tasarımı doğrultusunda cam numuneler ergitme yöntemiyle sentezlenmiştir ve elde edilen camların fiziksel, yapısal ve radyasyon zırhlama özellikleri araştırılmıştır. Bor oksit-bizmut oksit esaslı camlara artan ağır metal oksit ilavesinin, yoğunluk değerinde bir artışa neden olduğu görülmüştür. Numunelerin yapısal özellikleri ise X-ışını kırınım yöntemi ile incelenmiştir. Sentezlenen camların radyasyon zırhlama performanslarının değerlendirilmesinde, NaI(Tl) sintilasyon detektörüne bağlı gamma spektrometresi ile 60Co ve 137Cs radyoaktif kaynaklarından yayınlanan 662, 1173 ve 1332 keV gama enerjileri kullanılarak deneysel ölçümler gerçekleştirilmiştir. Teorik hesaplamalar ise 0,015–15 MeV enerji aralığında Phy-X/PSD yazılımı aracılığıyla hesaplanmıştır. Elde edilen zırhlama parametreleri, gama ışını enerjilerinin bir fonksiyonu olarak hem deneysel hem de teorik sonuçlar açısından tutarlı bir uyum gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca, ağır metal oksit içeriğindeki artış camların radyasyon zırhlama özelliklerini iyileştirdiği sonucuna ulaşılmıştır.
Termal nötronlar ile ışınlanan Au/n-si schottky diyotlarının akım-gerilim ve kapasite-gerilim karakteristiklerindeki değişimlerin incelenmesi
Termal nötron dönüşümü ve yer değiştirme hasarı etkilerini araştırmak amacıyla, Au/n-Si/Ag Schottky diyotları termal nötron ışınlamasına maruz bırakılmıştır. Schottky diyotları ıslak kimyasal temizleme işlemine tabi tutulan n-tipi Si dilimleri üzerine termal olarak altın (Au) buharlaştırılarak üretilmiştir. Işınlamanın Schottky engel yüksekliği (Φb), idealite faktörü (n), sızıntı akımı (I0), seri direnç (Rs), donör konsantrasyonu (Nd) ve difüzyon potansiyeli (Vd) üzerindeki etkileri; akım-gerilim (I-V), kapasite-gerilim (C-V) karakteristikleri ve Cheung yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Işınlamadan önce oda sıcaklığındaki alınan I-V ölçümlerinden en iyi idealite faktörü 1.24 ve sıfır beslem engel yüksekliği değeri 0.82 eV olarak elde edilmiştir. Schottky diyotları termal nötronlar ile 10 s ve 30 s olmak üzere iki doz ışınlanmıştır. 10 saniyelik ilk ışınlama, diyot parametrelerinde küçük değişimlere yol açmıştır. 30 saniyelik ikinci ışınlama sonrası, diyot parametrelerinde belirgin değişiklikler gözlenmiştir. Toplam doz sonrası; doyma akımında ve engel yüksekliği inhomojenitesinde artış ve taşıyıcı konsantrasyonunda azalma meydana gelmiştir. Bu değişimler, termal nötronların sebep olduğu taşıyıcı yok etme etkisi ile ilişkilendirilmiştir. Işınlama sonrası idealite faktörü değerlerinde artış görülürken, sıfır beslem engel yüksekliği değerlerinde ışınlama sonrası çok az değişim kaydedilmiştir. Tüm diyotlar için sıfır beslem Schottky engel yüksekliği, ters beslem akım karakteristiklerinden de hesaplanmıştır. İkinci dozun ardından bu değerlerin tüm diyotlarda azaldığı tespit edilmiştir. Aynı şekilde sızıntı akımı ters beslem akım karakteristiklerinden de hesaplanmıştır. İlk doz sonrası sızıntı akımı değerlerinde küçük bir artış olmuş, ikinci dozun sonunda önemli derecede arttığı gözlemlenmiştir. Seri direnç değerleri, ışınlama öncesi ve sonrasında Cheung fonksiyonları kullanılarak hesaplanmıştır. Işınlama öncesinde bu değerler 2.10 kΩ ile 2.76 kΩ arasında değişirken, ikinci doz sonrası tüm diyotların seri direnç değerleri azalarak 1.59 kΩ ile 2.20 kΩ aralığında bulunmuştur. Ayrıca, cihazlardaki elementlerin termal nötron dönüşümüne uğradığı, enerji saçılım spektroskopisi (EDS) haritalama yöntemi ile kanıtlanmıştır. C-V karakteristikleri incelendiğinde ışınlamadan sonra doğru ve ters beslem bölgesindeki kapasite değerleri açık bir şekilde azalmıştır. Bu durum ışınlama ile taşıyıcı konsantrasyonundaki azalmaya bağlanmıştır.