Özet Kitapçığı - Yoğun Madde Fiziği

Yorumlar

Transkript

Özet Kitapçığı - Yoğun Madde Fiziği
İYTE
Yoğun Madde Fiziği
İzmir Toplantısı
11 Nisan 2014
Program ve Özet Kitapçığı
Sizleri Yoğun Madde Fiziği (YMF)-İzmir Toplantısında aramızda görmekten büyük mutluluk
duymaktayız. Bu yıl üçüncüsü düzenlenmekte olan YMF-İzmir toplantısının amacı Yoğun Madde
Fiziği ve ilgili alanlardaki bilimsel çalışmalara katkıda bulunmak, bilim insanları arasındaki bilgi alışverişini hızlandırmak ve yeni bilimsel ortaklıklara vesile olmaktır.
Bu toplantının düzenlenmesinde emeği geçen tüm komite üyelerine, gönüllü öğrenci arkadaşlarıma,
tüm katılımcılara, maddi ve manevi her türlü katkıda bulunan İYTE Rektörlüğüne ve maddi katkıda
bulunan sponsorlarımıza teşekkürü bir borç bilirim.
Bu vesile ile bu toplantının tüm Türkiye çapında yoğun madde fiziği alanındaki bilimsel birikime
katkıda bulunacağını düşünerek, YMF-İzmir toplantısının herkes için en güzel, en verimli şekilde
geçmesi umudu ile iyi toplantılar dilerim.
YMF-İzmir Toplantısı Düzenleme Komitesi adına
Doç. Dr. Yusuf Selamet
Sponsorlarımız
Düzenleme Kurulu
 Oğuz Gülseren
Bilkent Üniversitesi
 Mehmet Güneş
Muğla Üniversitesi
 Hamza Polat
Dokuz Eylül Üniversitesi
 Yusuf Selamet
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Levent Subaşı
İstanbul Teknik Üniversitesi
 Hadi Zareie
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
Bilim Kurulu
 İnanç Adagideli
 Ceyhun Bulutay
 Şinasi Ellialtıoğlu
 Tuğrul Senger
 İsmail Sökmen
 Raşit Turan
 Bilal Tanatar
Sabancı Üniversitesi
Bilkent Üniversitesi
Orta Doğu Teknik Üniversitesi
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
Dokuz Eylül Üniversitesi
Orta Doğu Teknik Üniversitesi
Bilkent Üniversitesi
Yerel Organizasyon Komitesi
 Özgür Çakır
 Cem Çelebi
 Devrim Güçlü
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Ozan Arı
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Merve Günnar
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Dilce Özkendir
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Erdi Kuşdemir
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Aysu Özaras
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Yasemin Keskin
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Elif Bilgilisoy
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Burak Erdal
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
 Sevil Altuğ
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
Toplantı Programı (11 Nisan 2014)
08:30 - 09:00 Kayıt
09:00 - 09:15 Açılış Konuşmaları
1. Oturum
Oturum Başkanı: John Reno
09:15 - 09:45
Ç01 Mehmet Özgür Öktel
Landau-Zener Transition From a Topological Insulator to an Ordinary Insulator
09:45 - 10:15
Ç02 Pınar Doğan
Growth of GaN Nanowires by Molecular Beam Epitaxy for LED Applications
10:15 - 10:30
S01 Levent Subaşı
Superfluid Phases of Spin-Orbit Coupled Atomic Gases with in- and out-of-plane Zeeman fields
10:45 - 11:00 Çay Arası (Posterler)
2. Oturum
Oturum Başkanı: Özgür Öktel
11:00 - 11:30
Ç03 Serkan Ateş
Kuantum Anahtar Dağıtımı için Tek Foton Üretimi ve Manipülasyonu
11:30 - 11:45
S03 John Reno
Few-Hole Double Quantum Dot in an Undoped GaAs/AlGaAs Heterostructure
11:45 - 12:00
S05 Ramazan Atalay
Growth and Application of Group III-V Thin Films &Ternary Alloys
12:00 - 12:15
S06 Leyla Doğan
Nanokristallerin Büyüklüğünün ve Kompozisyonlarının Eksiton Etkileşimleri ve Dinamikleri Üzerine Etkisi
12:15 - 12:30
S07 Hadi Zareie
Assembly of nanoscale plasmonic structures
12:30 - 14:00 Yemek Arası (Posterler)
3. Oturum
Oturum Başkanı: Nejat Bulut
14:00 - 14:30
Ç04 Numan Akdoğan
Perpendicular exchange bias in magnetic multilayers
14:30 - 14:45
S08 Seda Aksoy Esinoğlu
Ni-Mn-In nanoparçacık üretimi ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
S09 Mehtap Altay
14:45 - 15:00 V2PC Bileşiğinin Yapısal, Mekanik, Elektronik, Titreşimsel ve Termodinamik Özelliklerinin Ab-initio
Yöntemle İncelenmesi
15:00 - 15:15
S10 Aslı Çakır
Manyetik Şekil Bellekli Ni-Mn-Ga Alaşımlarında Inter-martenzitik Faz Geçişlerinin İncelenmesi
15:15 - 15:30
S11 Mehmet Batı
Denge-Dışı Green Fonksiyonları: Rezonans Tünelleme Cihazı
15:30 - 15:45 Çay Arası (Posterler)
4. Oturum
Oturum Başkanı: Tuğrul Senger
15:45 - 16:15
Ç05 Engin Durgun
Güneş enerji kullanımında alternatif bir yöntem: Solar-Termal Pil ve Yakıtlar
16:15 - 16:30
S12 Haldun Sevinçli
Grafen Nano-şeritlerde Termoelektrik Performansın Düzensizlik Sayesinde Artması
16:30 - 16:45
S13 Emre Ozan Polat
Grafen Tabanlı Bükülebilir Yüksek Kontrast Elektrokromik Aygıtlar
16:45 - 17:00
S14 Elif Özçeri
Ni İnce Film Yapısının ve KBB Büyütme Koşullarının Grafen Katman Sayısına Etkisi
17:00 - 17:15
S15 Fadıl İyikanat
Ağır Metal Atomlarının Çift Tabakalı van der Waals Heteroyapılarda Difüzyonu
17:15 - 19:00 Kokteyl (Posterler)
19:30
Akşam Yemeği (İsteğe bağlı)
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
Ç01
Landau-Zener Transition From a Topological Insulator to an Ordinary
Insulator
Mehmet Özgur Oktel
Department of Physics, Bilkent University, Ankara, TURKEY
Cold atom realization of topological states promise in depth investigation of these novel phases in
a highly controllable manner. With such a realization it would be possible to probe topological insulators
with non-perturbative time dependent potentials. In this work, we investigate the transition from a
topological insulator to an ordinary insulator by time-dependent modification of the parameters. Such a
transition can never be adiabatic as topological numbers can only change through closing of the band gap.
We find that a sudden switch from a topological to an ordinary insulator always transfers a universal Chern
number of 1/6 per Dirac cone to an excited band, even when the number of excited particles is small.
Focusing on the Haldane model, we calculate the edge currents and find that the edge current formation is a
distinct precursor of the topological transition even in the ordinary insulator state.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
Ç02
Growth of GaN Nanowires by Molecular Beam Epitaxy for LED Applications
Pinar Dogan, Oliver Brandt, Raffaella Calarco, Lutz Geelhaar and Henning Riechert
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Hausvogteiplatz 5-7, 10117 Berlin, Germany
Email: [email protected], web site: http://www.pdi-berlin.de
III-Nitride semiconductors in the form of nanowires (NWs) offer several advantages for optoelectronic applications.
Compared to conventional planar epitaxy, the growth of III- Nitride NWs offers the advantage that the monolithic
integration of dissimilar materials is easier. The geometry of free-standing NWs grown on a substrate is characterized
by the small interface area and the nearby free sidewalls. Thus, strain induced by lattice mismatch can elastically relax
for a wider range of mismatches and thicknesses than in conventional planar layers. Also, dislocations are confined at
the interface or are likely to bend to the sidewalls. Last, the coupling of light into and out of NWs is expected to differ
substantially from the planar case, which may lead to higher external quantum efficiencies of optoelectronic devices. A
particularly promising implementation of these advantages is the growth of III-Nitride semiconductor NWs in high
crystal quality on Si substrates which could enable the fabrication of highly efficient light-emitting diodes on costeffective substrates. We grow GaN NWs on Si substrates by molecular beam epitaxy (MBE) and investigate NW
properties that are essential for optoelectronic applications.
GaN NWs have been grown under N-rich conditions. The self-induced GaN NWs nucleate as spherical-cap-shaped
islands, and only at a critical diameter the nuclei adopt in a shape transition the nanowire morphology [1]. The
coalescence of the NWs has been observed as they elongate as a result of NW misorientation. In view of the important
consequenses of the NW misorientation, we have monitored both tilt and twist of the NWs by in situ reflection energy
electron diffraction. The misorientation of the NWs is found to decrease monotonically during growth and is
significantly reduced when the nucleation occurs on AlN instead of the bare Si(111) substrate. When the growth
conditions have been changed from N-rich (for NW growth) to Ga-rich (for planar growth), we promote the
pendeoepitaxial overgrowth of GaN NWs that extends the tips of the NWs laterally and leads to the formation of highquality GaN microcrystals [2]. The photoluminescence spectra of these microcrystals indicate that this GaN grown on
Si is of exceptional structural quality. At the same time, existence of stacking faults in the pendeoepitaxially overgrown
NWs leads us to study the spontaneous polarization of GaN experimentally [3]. In order to explore the potential of
(In,Ga)N/GaN NW heterostructures for applications in light-emitting devices, we fabricated GaN NWs containing a pi-n diode with an (In,Ga)N/GaN multiple quantum well as the active region .
(a)
(b)
(c)
Figure 1. (a) Selectively-grown GaN NWs on Si, (b) cathodoluminescence map of GaN microcrystals formed by
the pendeoepitaxial overgrowth of NWs, and (c) electroluminescence map of (In,Ga)N/GaN nano-LED.
References:
1. V. Consonni, M. Hanke, M. Knelangen, L. Geelhaar, A. Trampert, and H. Riechert, Phys. Rev. B 83, 035310
(2011).
2. P. Dogan, O. Brandt, C. Pfüller, J. Lähnemann, U. Jahn, C. Roder, A. Trampert, L. Geelhaar, H. Riechert, Crystal
Growth and Design 11, 4257-4260 (2011).
3. J. Laehnemann, O. Brandt, U. Jahn, C. Pfueller, C. Roder, P. Dogan, F. Grosse, A. Belabbes, F. Bechstedt, A.
Trampert, L. Geelhaar, Physical Review B 86, 081302(R) (2012).
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
Ç03
Kuantum Anahtar Dağıtımı için Tek Foton Üretimi ve Manipülasyonu
Serkan Ateş ve Muhammet Ali Can
Kuantum Kriptoloji Grubu, Ulusal Elektronik ve Kriptoloji Araştırma Enstitüsü, TUBİTAK
41400 Gebze, Türkiye
Kuantum anahtar dağıtımı gibi birçok uygulaması olan kuantum bilgi işleme bilimi için deterministik tekfoton kaynakları büyük önem taşırlar. Bu çalışmada, mikrodisk ve fotonik kristal gibi kavitelere gömülmüş
kuantum nokta yapılardan yüksek verimlilikte tek-foton üretimi ve elde edilen bu fotonların dalgaboyu ile
dalga şeklinin lineer-olmayan kristaller kullanılarak kontrol edilmesi gösterilecektir. Buna ek olarak
kuantum anahtar dağıtımı uygulamaları da tartışılacaktır.
Fotonlar
çevreleriyle
olan
zayıf
etkileşimlerinden dolayı üzerlerine kodlanmış
olan bilginin uzun mesafelere taşınmasına
olanak sağlayan ideal bir platform oluştururlar.
Tek-foton ve dolanık foton çifti (entangled
photon-pair) kaynakları kuantum kriptoloji ve
kuantum hesaplama gibi kuantum enformasyon
teknolojileri alanındaki uygulamalar için
önemli önkoşullardandır. Bilinen önemli tekfoton kaynakları arasında tek moleküller, elmas
kristalindeki nitrojen boşluğu merkezleri (NV
centers) ve bu çalışmanın da konusu olan yarıiletken kuantum noktalar sayılabilir. Kuantum
noktaların en temel özelliği tek atomlarda
olduğu gibi enerji seviyelerinin ayrık
olmasından dolayı tek foton üretimi için hayli
elverişli olmalarıdır. Ayrıca üretimlerinin şu
anki yarı iletken üretim teknolojileri ile uyumlu
olmaları ve optiksel olduğu kadar elektriksel
olarak da uyarılabilmeleri, kuantum noktaların
fotonik devrelere ve değişik nanofotonik
yapılara kolayca entegre edilebilmesine olanak
sağlamaktadır.
Kuantum noktaların böyle önemli özelliklerinin
yanında aşılması gereken teknik bir problem
şudur ki bu yapılardan üretilen fotonların,
ancak % 1’nin kullanıma elverişli bir şekilde
toplanabilmesidir. Çalışmamızda, bu sorunu
aşmak için kuantum yapılar üretilen fotonları
tek bir yöne doğru iletebilecek değişik
mikro/nanofotonik oyuklara entegre edilerek
verimin % 25 lere çıkması sağlanmıştır [1]. Bu
yüksek verimliliğin ilk uygulaması olarak, 980
nm dalga boyunda elde fotonların dalgaboyu
“periyodik olarak kutuplanmış Lithium Niobate
(PPLN)” kristali kullanılarak 600 nm’ye
kontrollü bir şekilde dönüştürülmüştür [2]. Bu
tür tek-foton seviyesinde frekans dönüşümü,
değişik
kuantum
sistemlerinin
birçok
uygulamada birlikte kullanımı için büyük fırsat
oluşturmaktadır.
Ek olarak, PPLN üzerinde “parametric downconversion” işlemiyle telekom dalga boyunda
dolanık foton çifti (entangled photon-pairs)
üretimi ve bu fotonların kullanılacağı fibertabanlı kuantum anahtar dağıtımı uygulamaları
üzerine yapılan çalışmalar da bahsedilecektir.
Şekil 1: Verimli tek-foton üretimi için kullanılan kuantum
noktaların gömülü olduğu mikrodisk ve fotonik krista oyuk
yapıları
Kaynakça
1. Serkan Ates, Imad Agha, Angelo Gulinatti, Ivan Rech, Antonio Badolato, and Kartik Srinivasan, “Improving
the performance of bright quantum dot single photon sources using amplitude modulation”, Scientific
Reports, 3, 1397 (2013).
2. Serkan Ates, Imad Agha, Angelo Gulinatti, Ivan Rech, Matthew T. Rakher, Antonio Badolato, and Kartik
Srinivasan, “Two-photon interference using background-free quantum frequency conversion of single
photons from a semiconductor quantum dot, Physical Review Letters, 109, 147405 (2012).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
Ç04
Perpendicular Exchange Bias in Magnetic Multilayers
Numan Akdoğan*
Gebze Institute of Technology, Department of Physics, 41400 Kocaeli, Turkey [email protected]
Exchange bias (EB) is shift of the hysteresis loop along the magnetic field axis, in either negative or
positive direction, due to interfacial exchange coupling between ferromagnetic (FM) and antiferromagnetic
(AFM) layers after magnetic field cooling of the system below the Néel temperature of AFM [1]. EB is
usually studied in FM/AFM bilayers with the easy magnetization axis in the film plane [2-6]. However, due
to demand of ultrahigh capacity in magnetic storage devices, investigation of EB in perpendicularly
magnetized systems has recently received considerable attention [7].
In this talk, I will present perpendicular exchange bias has been manipulated by changing ferromagnetic
film thickness and spacer layer in Pt/Co/(Pt,Cr)/CoO thin films. The exchange bias characteristics, blocking
temperature, and magnetization of thin films strongly depend on the spacer layer (Pt,Cr) between
ferromagnetic and antiferromagnetic layers. While Pt/Co/Pt/CoO thin films show perpendicular exchange
bias, Pt/Co/Cr/CoO has exchange bias with easy magnetization axis in the film plane. We have also
observed very small hysteretic behavior from the hard axis magnetization curve of Pt/Co/Cr/CoO film. This
can be attributed to misalignment of the sample or small perpendicular contribution from Pt/Co bottom
interface. We have also investigated the temperature and spacer layer dependent exchange bias properties
of the samples. We observed higher HEB and HC for the thicker Co layer in the Pt/Co/Pt/CoO sample. In
addition, onset of exchange bias effect starts at much lower temperatures for Pt/Co/Cr/CoO thin film. This
clearly shows that Cr spacer layer not only removes the perpendicular exchange bias, but also reduces the
exchange interaction between Co and CoO and thus lowers the TB.
*Work performed together with: M. Öztürk, A. Yağmur, E. Demirci, M. Erkovan and O. Öztürk. This work
was supported by TÜBİTAK (The Scientific and Technological Research Council of Turkey) through the
project number 112T857.
References
1) W. Meiklejohn, C. P. Bean, Phys. Rev. 102, 1413 (1956).
2) N. Akdoğan, S. Kazan, B. Aktaş, M. Özdemir, H. İnam, M. Obaida, J. Dudek, K.
Westerholt, J. Magn. Magn. Mater. 323 (2011) 346.
3) M. Öztürk, E. Sınır, E. Demirci, M. Erkovan, O. Öztürk, N. Akdoğan, J. Appl. Phys. 112
(2012) 093911.
4) M. Öztürk, E. Demirci, R. Topkaya, S. Kazan, N. Akdoğan, M. Obaida, K. Westerholt, J.
Supercond. Nov. Magn. 25 (2012) 2597.
5) E. Demirci, M. Öztürk, R. Topkaya, S. Kazan, N. Akdoğan, M. Obaida, K. Westerholt,
J. Supercond. Nov. Magn. 25 (2012) 2591.
6) E. Demirci, M. Öztürk, E. Sınır, U. Ulucan, N. Akdoğan, O. Öztürk, M. Erkovan, Thin
Solid Films 550, (2014) 595–601.
7) N. Akdoğan, A. Yağmur, M. Öztürk, E. Demirci, O. Öztürk, M. Erkovan, J. Magn. Magn. Mater. Accepted (2014)
http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.03.036.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
Ç05
Güneş Enerji Kullanımında Alternatif Bir Yöntem: Solar-Termal Pil ve Yakıtlar
Engin Durgun
Bilkent Üniversitesi, UNAM-Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi ve Malzeme Bilimleri ve Nanoteknoloji
Enstitüsü, 06800, Ankara
Sürekli artan enerji gereksinimi ve bunun
beraberinde getirdiği çevresel etkiler, güneşin
temiz ve yenilenebilir enerji kaynağı olarak
etkin kullanımını çağımızın en önemli
hedeflerinden biri haline getirmiştir. Güneş
ışığını
kullanılabilir
enerji
formuna
dönüştürebilmek için fotokatalitik işlemler,
yapay fotosentez, fotovoltaik uygulamalar gibi
stratejiler geliştirilmiştir. Bunlara alternatif bir
yöntem de güneş enerjisini direk olarak fotoisomerize olabilen moleküler sistemlerin
kimyasal bağlarında depolamaktır. Fotoanahtar (photoswitchable) olarak adlandırılan
bu moleküller (trans/cis-azobenzen, vb.) belli
dalga
boyunda
güneş
ışığına
maruz
kaldıklarında farklı yarı-kararlı isomer formuna
dönüşürler ve bu şekilde güneş enerjisini
kimyasal bağlarında depolarlar. Daha sonra bu
enerji dışardan tetikleme ile sisteme ısı olarak
geri verilebilir. (Şekil 1) Hem fotoisomerizasyon hem de ısının serbest bırakılması
defalarca tekrarlanabilen kapalı bir döngü
içinde kimyasal yapıda herhangi bir değişikliğe
neden olmadan gerçekleşir. Bu yaklaşımın
avantajları,
aynı
malzemenin
enerjiyi
dönüştürüp depolaması nedeniyle herhangi bir
emisyonun olmaması, şarj edilebilirlik, kolay
depolama, rahat taşınabilirlik ve istenildiği
zaman
kullanım
olarak
özetlenebilir.
Kullanılacak moleküler sistemin ideal olarak
ucuz, toksik olmayan, bol bulunan bir malzeme
olması ve döngüyü bozulmadan defalarca
tekrar edebilir olması gerekmektedir. Bu fikir
daha önceleri organik moleküller için ortaya
atılsa da degradasyon, foto-isomerin kararsız
yapıda olması (raf ömrünün az olması), düşük
enerji yoğunluğu ve yüksek maliyet gibi
nedenlerle uygulanabilir bulunmamıştır. Yakın
zaman
önce
sentezlenen
Ru
tabanlı
organometalik bir bileşik (tetracarbonyldirutheniumfulvalene) özellikle bozunmadan
defalarca geri dönüştürülebilmesi nedeniyle
güneş yakıtlarına
canlandırmıştır.
olan
ilgiyi
yeniden
Şekil 1: Azobenzen molekülünün ısı-salınım geri
(cistrans) reaksiyonu
Bizim amacımız yeni moleküler tasarımlarla
bilinen foto-dönüşüm yapabilen moleküllerin
pratik uygulamalarda kullanılabilecek güneş
yakıtlarına dönüşebileceğini göstermektir.[1]
Bu şekilde hem enerji yoğunluğu hem de
kararlılık sürelerinin aynı anda artırılabilir.
Temel strateji şablon (template) kullanarak ya
da molekülleri zincir, halka gibi formlara
sokarak yapı üzerindeki gerilimi ve paketleme
yoğunluğunu artırmak, bu parametreleri
değiştirerek sistemin istenilen özellikleri
kazanmasını sağlamaktır. Bu çalışmada
azobenzen
ve
stilben
gibi
organik
moleküllerden başlanarak, hassas ab initio (ilk
prensip) tekniklerle bilgisayar ortamında farklı
yapılar modellenmiş, depoladıkları enerji (∆H)
ve ısı salınım reaksiyon bariyerleri (Ea)
hesaplanmıştır. Elde ettiğimiz sonuçlar enerji
depolama yoğunlukları yeterli ve raf ömrü uzun
solar-termal
pil/yakıtların
tasarımları
öngörmektedir.
Kaynakça
E. Durgun, J. C. Grossman, “Photoswichable Molecular Rings for Solar-Thermal Energy Storage”, Journal
of Physical Chemistry Letters 4, 854–860 (2013).
1.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S01
Superfluid Phases of Spin-Orbit Coupled Atomic Gases with in- and
out-of-plane Zeeman fields
Ahmet Levent Subasi
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Bölümü, 35430 İzmir, Türkiye
The advances in atomic gas systems offer the possibility of engineering artificial gauge fields with laser fields.[1]
We study the effects of in- and out-of-plane Zeeman fields on the BCS-BEC evolution of a Fermi gas with equal
Rashba-Dresselhaus spin-orbit coupling. [2] We distinguish among different superfluid phases with respect to the
topology of the momentum-space regions with zero excitation energy. The changes in the topology of the these
regions signal a quantum phase transition, and leave their signatures on measurable quantities like momentum
distribution. We also analyze the possibility of Fulde-Ferrell-Larkin- Ovchinnikov (FFLO)-like nonuniform
superfluid phases with finite center-of-mass momentum and obtain a phase diagram. Recently, it has been reported
that a similar topological FuldeFerrell state can be stabilized in such a 2D Fermi gas [4] and that Majorana
fermions
can
exist
in
certain
types
of
gapped
FFLO
states.
[3]
.
REFERANCES
[1] Y.-J. Lin et al, Nature (London) 471, 83 (2011)
[2] M. Iskin and A.L. Subasi, Phys. Rev. A 87, 063627 (2013)
[3] C. Qu et al. Nature Communications 4, 2710 (2013)
[4] W. Zhang and W. Yi, Nature Communications 4, 2711 (2013)
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S03
Few-Hole Double Quantum Dot in an Undoped GaAs/AlGaAs Heterostructure
John L. Reno, Lisa A. Tracy, and Terry W. Hargett
Center for Integrated Nanotechnologies Sandia National Laboratories
One of the leading candidates for a solid-state quantum bit is the spin of a single electron confined in a
semiconductor. The pioneering initial experiments demonstrating coherent control of individual electron
spins in quantum dots utilized high-mobility two-dimensional (2D) electron systems in GaAs/AlGaAs
heterostructures. The major source of decoherence in such experiments is coupling between electron spins
and nuclear spins in the host GaAs semiconductor. It has been proposed that hole spins in GaAs would be
better suited for such experiments due to a lesser coupling between hole and nuclear spins. We demonstrate
a hole double quantum dot in an undoped GaAs/AlGaAs heterostructure. The interdot coupling can be
tuned over a wide range, from formation of a large single dot to two well-isolated quantum dots. Using
charge sensing via an adjacent quantum point contact, we show the ability to completely empty the dot of
holes and control the charge occupation in the few-hole regime. The device should allow for control of
individual hole spins in single and double quantum dots in GaAs.
This work was performed at the Center for Integrated Nanotechnologies, a U.S. Department of Energy,
Office of Basic Energy Sciences user facility. Sandia National Laboratories is a multi-program laboratory
managed and operated by Sandia Corporation, a wholly owned subsidiary of Lockheed Martin Corporation,
for the U.S. Department of Energy's National Nuclear Security Administration under contract DE-AC0494AL85000.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S05
Growth and Application of Group III-V Thin Films &Ternary Alloys
Ramazan Atalay
Department of Biomedical Enginering, Gediz University
This presentation will introduce and discuss growth techniques and application areas of group III-V
thin films and ternary alloys – InN and InGaN, respectively. The dependencies of local- and long-range
ordering, optical, and optoelectronic properties as well as surface morphologies of InN layers grown either
directly on Sapphire (0001) substrates or on MOCVD-grown GaN/Sapphire (0001) templates under
different growth conditions will be presented. In addition, the growth mechanism and growth parameters of
InN epilayers, the current challenges on the growth of ternary structures will be discussed. Integrating the
unique birefringent properties of InGaN in nonlinear optical confined heterostructures requires the epitaxial
growths of InGaN epilayers by Chemical Vapor Deposition (CVD). A brief assessment on the requirements
in the formation of such confined heterostructures is given - together with an evaluation of suited
precursors, processing conditions, and CVD reactor configuration.
KEYWORDS: InN, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, IR spectroscopy, InGaN, CVD
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S06
Nanokristallerin Büyüklüğünün ve Kompozisyonlarının Eksiton Etkileşimleri ve
Dinamikleri Üzerine Etkisi
Leyla ERAL DOĞAN, Serdar ÖZÇELİK
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kimya Bölümü, 35430 İzmir, Türkiye
Bu çalışmada zaman çözünürlüklü floresans spektroskopisi kullanılarak CdTe, CdTe/CdS nanokristallerinin
büyüklüğünün, ZnxCd1-xTe üçlü nanoalaşımların büyüklüklerinin ve kompozisyonlarının eksiton etkileşimleri ve
dinamikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Nanokristaller 400 nm’de uyarılmış ve laser gücü 1-100 mW aralığında
değiştirilmiştir. Parçacıklardaki eksiton bozunma sinyali çoklu-üstel davranış göstermektedir. Hızlı ve yavaş
işlemlerin bozunma süreleri küresel analiz yöntemi ile elde edilmiştir. Bozunma spektrumu ve gevşeme sürelerinin
nanokistallerin büyüklüğü, bileşimleri ve uygulanan lazer gücüyle değiştiği gözlenmiştir. Nanokristallerdeki
eksiton hızlı bozunma sürelerinin pikosaniye ölçeğinde, yavaş bozunma sürelerinin nanosaniye ölçeğinde olduğu
görülmüştür.
Kuantum noktaların (QDS) geniş uyarım ve
yayım spektrumları, fotokararlılığı ve bozunma
ömrü kuantum noktaların farklı uygulamalarını
ön plana çıkarır. Kuantum noktalar ışık yayan
diyot (LED) [1,2]
biyolojik etiket[3] ve
fotovoltaik[4,5] gibi temel bilim ve teknoloji
uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Islak kimya yöntemi ile sentezlenen CdTe,
CdTe/CdS ikili nanokristallerin ve ZnxCd1-xTe
üçlü nanoalaşımların büyüklüklerinin ve
kompozisyonlarının eksiton etkileşimleri ve
dinamikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Lazer
atımı 1015 foton/cm2 olduğunda eksiton
etkileşimleri,
foton
çıkış
sinyalini
yükseltmektedir. Enerji yoğunluğu ve foton
yoğunluğu nanokristallerde oluşan eksiton
sayısını etkilemektedir. Eksiton yarı ömürleri
piko-saniye ile nano-saniye aralığındadır.
Bozunma
spektrumları
lazer
gücünden,
nanokristal boyut ve komposizyonundan
etkilenmektedir.
Lazer gücü arttıkça, özellikle ZnxCd1-xTe üçlü
alaşım sistemlerinde yeni eksitonik durumlar
oluşmaktadır. Nanokristallerde lazer gücüne bağlı
olarak çoklu-eksitonlar yaratılmıştır. Küçük
nanokristaller büyük nanokristallere kıyasla yüksek
lazer
gücü
altında
güçlü
eksiton-eksiton
etkileşimleri sergilemektedir (Şekil 1). Büyük
nanokristallerde
ise
daha
düşük
eksiton
yoğunluğundan dolayı eksiton-eksiton etkileşimi
azalmaktadır.
Şekil 1 Zn0.12Cd0.88Te (4.5±1.4 nm) ve Zn0.18Cd0.82Te
(9.5±2.4 nm) nanoalaşımların laser gücüne bağlı
olarak zaman çözünürlüklü emisyon spekturumu
Kaynakça
1. V.L.Colvin, M.C. Schlamp, A.P. Alivisatos, "Light-Emitting Diodes Made from Cadmium Selenide Nanocrystals and A
Semiconducting Polymer”, Nature 370, 354-357 (1994).
2.N.Tessler, V. Medvedev, M. Kazes, S.H. Kan, U. Banin, “Efficient near-infrared polymer emitting diodes”, Science 295, 1506-1508
(2002).
3. M. Bruchez, M. Moronne, P. Gin, S. Weiss, A.P. Alivisatos,“Semiconductor Nanocrystals as Fluorescent Biological Labels”, Science,
281, 2013-2016 (1998).
4. A. J. Nozik, “Exciton Multiplication and Relaxation Dynamics in Quantum Dots: Applications to Ultrahigh-Efficiency Solar Photon
Conversion”, Inorganic Chemistry, 44, 6893-6899 (2005).
5. B. Farrow, P.V. Kamat, “CdSe Quantum Dot Sensitized Solar Cells. Shuttling Electrons Through Stacked Carbon Nanocups”, Journal
of the American Chemical Society, 131, 11124- (2009).
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S07
Assembly of Nanoscale Plasmonic Structures
M. Hadi Zareie
Department of Material Science and Engineering, Izmir Institute of Technology, Gulbahce, Urla, 351430, Izmir,
Turkey
Gold nanorods have strongly anisotropic optical properties which can be conceivably exploited in nanoscale biosensing devices. Here we present a study of the streptavidin-mediated self-assembly of rods with a diameter of
~20 nm and length of ~40 nm onto various substrates. We present different strategies for the preparation of such
assemblies of nanorods, and show that chains or arrays can be deposited on substrates under appropriate
conditions of nanorod and protein concentration, and of ratio of disulfide-modified biotin. In one scheme short
chains were prepared in solution using biotin end-capped nanorods and streptavidin as a linker. In the second,
micron-scale assemblies of nanorods were constructed on a gold substrate modified with a streptavidin linker
layer that was formed on the self-assembled monolayers of mixed biotin disulfide and 1,4phenylenedimethanethiol. Scanning electron and atomic force microscopy were used to characterize the size,
shape and orientation of nano-rod assemblies.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S08
Ni-Mn-In Nanoparçacık Üretimi ve Manyetik Özelliklerinin İncelenmesi
Seda Aksoy Esinoğlu
İstanbul Teknik Üniversitesi, Fizik Mühendisliği Bölümü, 34469, İstanbul
Ni50Mn34In16 Heusler nanoparçacıkları lazer ablasyon buharlaştırma tekniği kullanılarak femtosaniye lazer
ile saf su içerisinde üretilmiştir. Üretilen parçacıklar elektron mikroskobu ile karakterize edildikten sonra
manyetik özellikleri sıcaklığa bağlı mıknatıslanma ve manyetik alana bağlı mıknatıslanma ölçümleri ile
incelenmiştir. Ortalama parçacık boyutu 28 nm olup, bu parçacıkların manyetik alana bağlı yapısal geçiş
özelliğini koruduğu görülmüştür.
Ferromanyetik Ni-Mn-X (X:Ga, In, Sn, Sb)
Heusler
alaşımları
birinci
dereceden
martensitik geçiş
gösterirler.
Hacimsel
alaşımların birçoğunda manyetik alana bağlı
olarak ortaya çıkan şekil hafıza etkisi,
superelastiklik ve manyetokalorik etki gibi
özellikler
görülmektedir [1,2]. Heusler
alaşımlarının nano boyuttaki özellikleri
genellikle üretilen ince filmler ile veya micro
boyuttaki şeritler ile incelenmiştir. Bu
çalışmalarda, hacimsel alaşımlara göre Curie
sıcaklığının arttığı ve martensitik geçiş
sıcaklığının düştüğü görülmüştür [3,4]. Bu
çalışmada,
stokiyometri
dışı
Heusler
nanoparçacıkları ilk defa lazer ablasyon
yöntemi kullanılarak üretilmiş ve karakterize
edilmiştir.
Üretilen parçacıkların yapısı Taramalı Elektron
Mikroskobu (SEM) ve Geçirmeli Elektron
Mikroskobu (TEM) kullanılarak incelenmiştir.
Ortalama 28 nm büyüklüğünde parçacıklar ile
birlikte 50 nm büyüklüğünde kümelenmiş
küresel parçacıklarda görülmüştür. Manyetik
özellikler, sıcaklığa bağlı mıknatıslanma ve
manyetik alana bağlı mıknatıslanma ölçümleri
ile incelenmiştir. Martensitik geçiş sıcaklığı
250 K civarında olup Curie sıcaklığı oda
sıcaklığının üzerindedir.
Şekil 1: Ni50Mn34In16 nanoparçacık TEM resmi.
Kaynakça
1. T. Krenke, E. Duman, M. Acet, E. F. Wassermann, X. Moya, L. Manosa, A. Planes, E. Suard, B. Quladdiaf,
“Magnetic superelasticity and inverse magnetocaloric effect in Ni-Mn-In”, Physical Review B 75, 104414
(2007).
2. T. Krenke, M. Acet, E. F. Wassermann, X. Moya, L. Manosa, A. Planes, "Inverse magnetocaloric effect in
ferromagnetic Ni-Mn-Sn alloys", Nature Materials, 4, 450 (2005).
3. A. Hakola, O. Heczko, A. Jaakkola, T. Kajava, K. Ullakko, “Pulsed laser deposition of NiMnGa thin films
on silicon”, Applied Physics A, 79, 1505 (2004)
4. P. G. Tello, F. J. Castano, R. C. O’Handley, S. M. Allen, M. Esteve, F. Castano, A. Labarta, X. Batlle,
“Ni-Mn-Ga thin films produced by pulsed laser deposition”, Journal of Applied Physics, 91, 8234 (2002).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S09
V2PC Bileşiğinin Yapısal, Mekanik, Elektronik, Titreşimsel ve Termodinamik
Özelliklerinin Ab-initio Yöntemle İncelenmesi
Mehtap Altay1, Kemal Çolakoğlu1, Yasemin Öztekin Çiftci1, Gökhan Sürücü1
1
Gazi Üniversitesi, FenFakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara, TÜRKİYE
Bu çalışmada hekzagonal (P63/mmc (#194)) yapılı V2PC bileşiğinin taban durum özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi
(DFT) dahilinde Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı (GGA) temel alınarak VASP paket programı kullanılarak incelendi.
Hesaplamalarda potansiyel olarak ultrasoft psedopotansiyel kullanıldı. Önce örgü sabiti (a), Bulk modülü (B) ve Bulk
modülünün basınç türevi (B') Murnaghan hal denklemini ile toplam enerji datasına fit edilerek bulundu ve eldeki verilerle
kıyaslandı. Band yapısı ve durum yoğunluğu (DOS) hesaplanarak yorumlandı. Elastik sabitler “zor-zorlama” yöntemi
kullanılarak hesaplandı. Elastik sabitlerinden elde edilen veriler yardımı ile Zener Anizotropi faktörü(A), Young
modülü(E), Poisson oranı(V) gibi diğer mekaniksel özellikler hesaplandı. Hesaplanan fonon spektrumu eğrileri ve onunla
ilgili DOS değerleri hesaplandı. Fonon frekans değerleri pozitif bulunduğu için çalışılan yapının dinamiksel olarak da
kararlı olduğu doğrulandı. Hesaplamalar sonucunda elde edilen değerler literatür ile karşılaştırıldı, pek çok özelliğin
deneysel ve teorik çalışmalarla uyumlu olduğu görüldü.
MAX faz olarak adlandırılan kristaller hekzagonal
yapıda olup 194 uzay grubunda P63/mmc yapısında
kararlıdır. Mn+1AXn n=1, 2, 3 değerlerini alabilir.
M=Geçiş elementlerinin ilk kısmı, A=A grubu
elementler, X=C veya N olabilir [1]. Bu MAX fazları
bu kadar etkileyici yapan fiziksel, kimyasal,
elektriksel ve mekaniksel özelliklerinin yanı sıra
metal ve seramik karakteristik göstermeleridir. MAX
fazlar katı, hafif, yüksek esneklik özelliğine sahip ve
sert bir yapıdadır. MAX fazlar sert bir yapıda
olmasına rağmen kolayca işlenebilirler.
Ucuz hammaddelerden ortaya çıkan, oksidasyona ve
korozyona karşı dirençli, yüksek termal ve elektriksel
iletkenlik özelliğinin yanı sıra termal şok özelliği
sergileyen havada 1300ºC’ye kadar dayanabilme
özelliğine sahiptirler [2]. Bu çalışmada GGA
yaklaşımı kullanılmıştır. Hesaplamalarda kesilim
enerjisi 800eV ve 16x16x5 Monkhorst-Pack knoktası ağı kullanılmıştır. V2PC’nin toplam enerjisi
minimize edilerek ve Murnaghan hal denklemine fit
edilerek örgü sabiti (a), Bulk modülü (B) ve Bulk
modülünün basınca göre türevi (B') ve oluşum
entalpisi (ΔH°) teorik olarak bulundu ve sonuçlar
Tablo 1 de diğer deneysel ve teorik çalışmalarla
verilmiştir.
Tablo 1: V2PC için yapısal parametreler
a(Aº) c(Aº) B(GPa) B'
ΔH°
(eV/atom)
Bu çalışma
Teori [3]
[4]
Teori
Teori [5]
Deneysel[6]
3.07
3.06
3.07
3.06
3.07
10.88
10.82
10.88
10.82
10.91
238
226
222
-
4.32
4.16
4.04
-
-0.71
-
V2PC kristalinin hesaplanan örgü sabiti kullanılarak
Brillouin bölgesinin yüksek simetri noktalarında
elektronik band yapısı ve DOS elde edildi.
Şekil 1: Elektronik Band Yapısı
Tablo 2: V2PC için elastik sabitleri
C11 C12 C13 C33
Bu çalışma
387 122 174 388
Teori [4]
363 115 163 385
Teori [5]
376 121 153 383
C44
211
206
211
C66
131
-
Katının elastik sabitleri (Cij); Bulk modülü, shear
modülü, Young modülü ve Poisson oranı gibi
mekaniksel özellikleri elde etmek için önemli bir
parametredir.
Elastik
sabitleri
zor-zorlanma
yöntemine göre hesaplandı ve mekanik kararlılık
şartlarını sağladığı görüldü. Fonon spektrum
hesaplamaları PHONOPY kodu yardımıyla Lineer
response yöntemiyle hesaplandı. Süper-hücre olarak
2x1x1 kullanılarak fonon frekansları, fonon DOS ve
termodinamik özellikler elde etmek edildi.
Kaynakça
1. Sun. Z. M.,Inter. Mat. Rev.,56,3,143-166, (2011).
2. Barsoum, M. W., Ame.an Sci., 89, 334-343 (2001).
3. Medkour.Y.,Comp. Mat.Sci.48:174–178 (2010).
4. Bouhemadou. A., Physica B, 406: 2851–2857 (2011).
5. Liao. T.,J. Mater. Res.,24-2,(2009)
6. Barsoum,W.,Prog. Solid State Chem. 28, 201 (2000)
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S10
Manyetik Şekil Bellekli Ni-Mn-Ga Alaşımlarında Inter-martenzitik Faz
Geçişlerinin İncelenmesi
Aslı Çakır 1, Lara Righi 2, Franca Albertini 3,Mehmet Acet 4,
Michael Farle 4, Selçuk Aktürk 1
1. Fizik Bölümü, Muğla Üniversitesi, Muğla, Türkiye
2. Chemistry Department, Parma University, Parma, Italy
3. IMEM, National Research Council, Parma, Italy
4. Physics Department, Duisburg-Essen University, Duisburg, Germany
Manyetik şekil belleğine sahip Heusler alaşımları martenzitik faz geçişinden kaynaklanan kompleks
manyeto-yapısal özellikleri ile bilinirler.[1] Martenzitik faz geçişi yüksek sıcaklık östenit yapı ile
düşük sıcaklık martenzit fazı arasında gerçekleşir. Bazı çalışmalarda östenit-martenzit faz geçişinin
yanı sıra, sıcaklığa ve kompozisyona bağlı olarak bir martenzit fazdan diğerine geçiş (intermartensitic
phase transformation) gözlenmiştir.[1-4] Ni-Mn-Ga Heusler alaşımlarının uygulama alanlarında her
bir martenzitik faza göre malzemenin özellikleri değiştiği için, malzemenin hangi sıcaklık aralığında
hangi fazda olduğunun bilinmesi önemlidir. Bu çalışmada kritik bir valans elektron konsantrasyonu
aralığında hazırlanan Ni50Mn50-xGax alaşımlarının sıcaklığa bağlı manyetizasyon, direnç ve x-ışını
kırınım ölçümleri alınarak kritik geçiş sıcaklıkları ve özellikle martenzit-martenzit geçiş sıcaklıkları
belirlendi. Rietveld arıtımı yapılan x-ışını kırınım sonuçlarından martezitik fazlara ait yapısal
parametreler belirlendi. Arıtımlardan elde edilen sonuçlarla manyetizasyon ve direnç ölçümlerinden
belirlenen geçiş sıcaklıklarının uyumlu olduğu görülmüş ve bu geçiş sıcaklıklarına göre Ni50Mn50-xGax
(12≤x≤25) alaşımlarının valans elektron konsantrasyonuna bağlı faz diyagramı elde edilmiştir.
Kaynakça
1. M. Acet, L. Manosa, A. Planes, “Magnetic field Induced Effects in Martensitic Heusler-Based Magnetic
Shape Memory Alloys”, in Handbook of Magnetic Materials Vol. 19c, pp. 231–289 (2011).
2. V. V. Khovailo, K. Oikawa, C. Wedel, T. Takagi, T. Abe, K. Sugiyama, “Influence of Intermartensitic
Transitions on Transport Properties of Ni2.16Mn0.84Ga Alloy” J. Phys.: Condens. Matter 16, 1951 (2004)
3. V. V. Kokorin, A. O. Perekos, A. A. Tshcherba, O. M. Babiy, T. V. Efimova, “Intermartensitic Phase
Transition in Ni-Mn-Ga Alloy, Magnetic field Effect”, J. Magn. Magn. Mater. 302, 34 (2006)
4. V. A. Chernenko, C. Segu_ı, E. Cesari, J. Pons, V. V. Kokorin, “Sequence of Martensitic Transformations in
Ni-Mn-Ga Alloys”, Phys.Rev. B 57, 2659 (1998).
5. Sozinov, A. A. Likhachev, N. Lanska, K. Ullakko, “Crystal Structures and Magnetic Anisotropy Properties of
Ni-Mn-Ga Martensitic Phases with Giant Magnetic-Field-Induced Strain”, Appl. Phys. Lett. 80, 1746 (2002).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S11
Denge-Dışı Green Fonksiyonları: Rezonans Tünelleme Cihazı
Mehmet BATI, Kadir AKGÜNGÖR, Serpil ŞAKİROĞLU ve İsmail SÖKMEN
Dokuz Eylül Üniversitesi Fizik Bölümü, 35390 İzmir
Denge-dışı Green fonksiyonları (NEGF), açık mezoskopik ve nano-ölçekli cihazların kuantum taşınımını
modellemede kullanılan etkin bir yöntemdir. Bu çalışmada, NEGF metodunun kuantum taşınım hesaplarında
kullanımı araştırılmıştır. Simülasyon rezonans tünelleme cihazı için gerçekleştirilmiştir. Farklı Fermi
seviyelerindeki kontaklar öz-enerji fonksiyonları kullanılarak rezervuarlara bağlanarak ilgilenilen devre bölgesi
için çözüm yapılmıştır. NEGF ile cihazın iletim katsayısı ile akım voltaj karakteristiği incelenmiştir.
Düşük boyutlu sistemlerin fizik ve teknolojisindeki
son dönem gelişmelerine, yüksek mobiliteli ikiboyutlu elektron gazının (2DEG) özelliklerinin
araştırılması eşlik etmiştir [1,2]. Bu araştırma
alanında özel ilgi yüksek manyetik alan varlığında
2DEG
realistik
devrelerin
davranışlarının
incelenmesi üzerine yoğunlaşmıştır [3].
Bu yapıların kuantum seviye simülasyon yaklaşımları
güçlü hesaplama araçları gerektirmektedir [4]. Son
yıllarda, saçılma mekanizmalarını ve açık sınır
koşullarını uygun bir şekilde ele alabilmesi ile dengedışı Green fonksiyonları (NEGF) yaklaşımları nanoölçekli devrelerin taşınım modelleri için yaygın
olarak kullanılmaya başlanmıştır [5-7].
Şekil 1: NEGF formalizmi ile rezonans tünelleme
diyotunun incelenmesi: Farklı bariyer yükseklikleri için
akım voltaj karakteristiği.
NEGF formalizmi kullanılarak MOSFET’ler,
nanoteller, nanotüpler gibi çeşitli nano-cihazların
simülasyonları gerçekleştirilebilir. Bu çalışmada
GaAs/AlGaAs rezonans tünelleme cihazı (Rezonans
tünelleme diyotu) incelenmiştir. (Şekil-1). Bu tip
sistemlerin incelenmesinde durumlar yoğunluğu
(DOS),
İletim
katsayısı,
akım
voltaj
karakteristiklerinin incelenmesi önem arz eder.
Bu çalışmada, bir boyutlu rezonans tünelleme cihazı
için uzay kesikleştirilmesi ve öz-enerji matrislerinin
tanımlanması sonlu farklar metodu (FDM) ile
yapılmış, iletim katsayısı enerji değişimi ve akım
voltaj karakteristikleri elde edilmiştir. Daha
karmaşık geometrilerdeki çalışmalarda gerekli
görüldüğünde sonlu elemanlar (FEM) yöntemi
kullanılacaktır.
Kaynakça
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
K. v. Klitzing, “Physics and application of the quantum Hall effect”, Physica B 204, 111 (1995).
Y. Lee, M. J. McLenna,n and S. Datta, "Anamalous Rxx in the Quantum Hall Regime," Phys. Rev. B 43,
14333 (1991).
A. Cresti, G. Grosso, and G. P. Parravicini, “Analytic and numeric Green's functions for a two-dimensional
electron gas in an orthogonal magnetic field”, Annals of Physics 321, 1075 (2006).
S. Datta, “Nanoscale device modeling: the Green’s function method”, Superlattices and Microstructures
28, 253 (2000).
D. Guan, U. Ravaioli, R. W. Giannetta, M. Hannan, I. Adesida, and M. R. Melloch, “Nonequilibrium
Green’s function method for a quantum Hall device in a magnetic field”, Phys. Rev. B 67, 20532 (2003).
S. Sakr, E. Warde, M. Tchernycheva, and F. H. Julien “Ballistic transport in GaN/AlGaN resonant
tunneling diodes” Journal of Applied Physics 109, 023717 (2011).
E. Polizzi and S. Datta, "Multidimensional Nanoscale device modeling: the Finite Element Method applied
to the Non-Equilibrium Green's Function formalism", IEEE-NANO 2003 Third IEEE Conference on
Nanotechnology 2, 40 (2003).
1
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S12
Grafen Nano-şeritlerde Termoelektrik Performansın
Düzensizlik Sayesinde Artması
Hâldun Sevinçli
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, 35430 İzmir
Isıl ve elektriksel enerjinin birbirine direkt dönüşümüne olanak veren termoelektrik etki, malzemelerin
nano boyutta yapılandırılmasını mümkün kılan üretim yöntemlerinin gelişmesiyle, artan elektrik
enerjisi ihtiyacına ve elektronik bileşenlerdeki ısınma sorununa gelenekselin dışında bir alternatif
olarak ön plana çıkmaktadır. Yüksek termoelektrik performans, karşılanması oldukça zor ve kendi
içinde çelişkili gerekliliklere sahiptir. Bu sunumda, kenar düzensizliklerinin zigzag grafen şeritlerin
elektriksel iletim kalitesini bozmadan fonon iletimini bloke ederek yüksek termoelektrik faydaya
imkan verdiği gösterilecek ve performansı artırıcı bazı diğer mekanizmalardan bahsedilecektir.
Termoelektrik (TE) verimin ölçüsü olan ZT
katsayısının yüksek olması için, malzemenin
metallerdeki gibi yüksek elektriksel iletkenliğe,
yarı iletkenlerdeki gibi yüksek Seebeck
katsayısına ve camlardaki gibi düşük ısıl
iletkenliğe ihtiyaç vardır ki birbirinden bu denli
farklı özellikleri aynı malzemede buluşturmanın
zorluğu TE taşınımın ana problemini oluşturur.
[1] Dahası, bu özelliklerin birbiriyle çelişkili
görüntüsü, problemi daha da karmaşık hale
getirir. Kural olarak, iyi TE malzemeler
elektronlar açısından kristal, fononlar açısından
camsı özelliklere sahip olmalıdır. [2] ZT'yi
arttırmak için başvurulan ana strateji, fononik ısı
iletimini baskılamak ve elektriksel iletkenliği
azaltmadan Seebeck katsayısını maksimize
etmektir. [3] TE cihazların halen kullanımda
olan rakipleri kadar verimli olabilmesi için
ZT'nin 3'e ulaşması gerekirken şu ana kadar
bildirilen deneysel rakamlar genellikle 1
mertebesindedir. [1] Olağandışı elektronik
özelliklerinin yanında, fononlar açısından da
alışılmışın dışında bir sistem olan grafen bilinen
en mukavim malzeme ve ısıl açıdan en iletken
malzeme olma özelliklerine sahiptir. Bu
özellikleri açısından TE uygulamalar için ideal
bir malzeme olmayan grafenin ısıl ve elektriksel
taşınım özellikleri bir boyutlu nano-şerit
formundayken
doğal
olarak
içerdiği
düzensizlikler sayesinde birbirine zıt davranışlar
gösterebilmektedir.
Elektronlar
balistik
özelliklerini
mikrometre
mertebesindeki
uzunluklarda korurken, fononik ısı iletimi bu
uzunluklarda 100 kata kadar düşebilmekte ve bu
sayede
ZT
3'ten
büyük
değerlere
ulaşabilmektedir. [4,5] Kenar düzensizliği
dışında, grafen şeritlerin TE performansları
rastgele izotop dağılımı ve geometri etkileri
sayesinde de yüksek değerlere ulaşabilmektedir.
[6]
Şekil 1: Üstte kenar düzensizliğine sahip zigzag
grafen şerit gösterilmiştir. Altta farklı genişliklerde
ve kenar düzensizliğine sahip zigzag grafen şeritlerin
termoelektrik fayda katsayıları kimyasal potansiyelin
bir fonksiyonu olarak değişik sıcaklıklar için
çizilmiştir.
Kaynakça
[1] G. J. Snyder and E. S. Toberer, Nat. Mater. 7, 105 (2008).
[2] G. Slack, in CRC Handb. Thermoelectr., edited by D. Rowe (CRC Press, 1995).
[3] G. D. Mahan and J. O. Sofo, Proc. Natl. Acad. Sci. 93, 7436 (1996).
[4] H. Sevinçli and G. Cuniberti, Phys. Rev. B 81, 113401 (2010).
[5] W. Li, H. Sevinçli, S. Roche, and G. Cuniberti, Phys. Rev. B 83, 155416 (2011).
[6] H. Sevinçli, C. Sevik, T. Çağın, and G. Cuniberti, Sci. Rep. 3, 1228 (2013)...
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S13
Grafen Tabanlı Bükülebilir Yüksek Kontrast Elektrokromik Aygıtlar
Emre O. Polat, Coskun Kocabas
Bilkent University, Department of Physics, 06800, Ankara, Turkey
Renk değiştirme, doğada kamuflaj ve uyarı için kullanılan bir hayatta kalma mekanizmasıdır. Birçok
canlıda pigment hücreleri, ışığın saçılmasını ve soğurulmasını kontrol edebilecek şekilde evrilmiştir.
Modern teknolojide ise malzemenin optik özelliklerini kontrol etmek, fotonik ve display teknolojilerinin
temelini oluşturur. Bu metolardan biri olan elektrokromizmde, malzemenin soğurma mekanizması elektron
transferiyle modüle edilerek, sisteme uygulanan potansiyel farka göre renk ve geçirgenliği değişen akıllı
pencereler üretilmektedir. Bugüne kadarki uygulamalarda temel gereksinim bükülebilir, iletkenliği yüksek
ve geniş bir bant aralığında aktif olarak geçirgenliği modüle edilebilen bir malzemedir. Bu çalışmada çok
katmanlı grafen elektrotlar kullanan süperkapasitörlerin optik geçirgenliği 500nm’den 2 mikron dalga
boyuna kadar olan geniş bir bant aralığında %70 oranında değiştirilerek, yüksek aygıt verimiyle bu
gereksinimi sağladığını ve 5x5 çok pikselli displayler üreterek pratik uygulamanın olanaklarını gösterdik.
Ürettiğimiz
grafen
tabanlı
bükülebilir
elektrokromik aygıtlarda ek bir polimer yada
extra kaplama kullanılmamıştır.
Şekil 1: 0V, 3V ve 5V uygulanan grafen
elektrokromik aygıtlardaki renk değişimi ve her bir
duruma karşılık gelen iyon dağılım durumu.
Bu tamamen karbon aygıtlar, uygulanan
potansiyel fark ile üzerine düşen ışığın
geçirgenliğini kontrol ederek akıllı pencere
teknolojisine yeni bir alternatif sunmaktadır. Alt ve
üst grafen elektrotların arasında bulunan sıvı
elektrolit ortam sayesinde, uygulanan potansiyel
fark, elektrolit içindeki iyonların belli bir gerilime
kadar polarize olmasına; sonrasında da grafen
katmanları arasına girerek tüm katmanların
elektrostatik
olarak
katkılanmasına
olanak
sunmaktadır. Bu katkılama malzemenin soğurma
mekanizmasını
engelleyerek
daha
geçirgen
görünmesini sağlamaktadır [1] ve aygıt bu şekilde
arkasına koyulan şekil veya yazının görünür
olmasını sağlamaktadır.
Geçirgenlik modulasyonu görünür bölge ve yakın
kızılötesini de içine alan geniş bir spektrumda
gerçekleşmekte ve kullanılan grafen elektrotların
kalınlığına göre değişmektedir. Elektrotlar tamamen
esnek PVC alttaşlar üzerine laminasyon yöntemiyle
transfer edilmiş çok katmanlı grafenler olup,
mekanik olarak bükülme, esneme ve gerilme
esnasında aynı verimde çalışabilmektedir.
Kaynakça
1. Polat, E. O. and C. Kocabas, "Broadband Optical Modulators Based on Graphene Supercapacitors", Nano
Letters 13(12): 5851-5857 (2013).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S14
Ni İnce Film Yapısının ve KBB Büyütme Koşullarının Grafen Katman Sayısına
Etkisi
Elif Özceri ve Yusuf Selamet
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik BÖlümü, Urla İzmir 35430, Türkiye
Grafenin özellikle katman sayısı ve boyutları bakımından, deneysel olarak kontrollü bir şekilde
üretilebilmesi konusundaki araştırmalar arasında Kimyasal Buhar Biriktirme (KBB) en yaygın ve
etkili yöntemlerdendir. Bu yöntem ile grafen büyütmesi, birkaç yüz nm kalınlığındaki Ni ince filmi
üzerinde Ar, H2 ve CH4 gazları çeşitli süre ve miktarlarda kullanılarak, 3 aşamalı olarak
gereçekleştirildi. Ni ince filmin yüzey pürüzlülüğünü azaltmak ve kristal kalitesi arttırıp (111)
yöneliminin baskın olmasını sağlamak amacıyla ~ 10 nm Al2O3 tampon ve ~ 10 nm Cr adeziv
katmanları kaplandı.
Grafen, sahip olduğu mükemmel özellikler ve
çok sayıdaki uygulama alanından dolayı 21.
yüzyılın başında en çok araştırılan malzeme
olmuştur [1,2]. Bu çalışmada, manyetik saçtırma
yöntemi ile farklı kalınlıklarda büyütülen Ni
filmlerin kalınlık ve yüzey yapılarının, KBB
yöntemi ile büyütülen grafenin katman sayısı
üzerine etkileri farklı büyütme koşulları
uygulanarak incelendi. Böylece tek katmanlı ve
büyük boyutlarda grafen büyütülmesi için uygun
Ni film yapısı ve büyütme koşulları sağlanmıştır.
Grafen katman sayısı ile KBB soğutma hızı,
sıcaklığı ve filmin yüzey yapısı arasında güçlü bir
ilişki olduğu belirlendi. 3-5µm çapındaki grafen
tabakaların Ni filmin pürüzsüz, düzgün
tanecikleri üzerinde büyüdüğü, yüzey pürüzleri
ve çukurlar arasında fazla karbon birikmesinden
dolayı daha çok katmanlı grafen büyüdüğü
gözlemlendi.
Ni ince filmin ve ayrıca Al2O3 tampon ve Cr
adeziv katmanlarının büyütme sıcaklığında
tavlanması öncesi ve sonrası kristal ve yüzey
yapıları sırasıyla x-ışını kırınımı (XRD), atomik
kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron
mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir.
Ni film üzerinde grafen büyümesi için en önemli
adım olan soğutma aşaması farklı hızlar ve gaz
oranları ile gerçekleştirilerek tek katman için en
uygun orta hızda soğutma 3oC/dk olarak
belirlenmiştir.
Büyütülen grafenin katman sayısı ve boyutları
Raman spektroskopisi ile 514 nm dalgaboylu
(2.41 eV) lazer kullanılarak belirlendi.
Şekil 1:. Ni4 filmi üzerinde Method3 ile büyütülen
GRP23 örneği
En düşük yüzey pürüzlülüğü ve en yüksek Ni
tanecik boyutları Ni altına ~ 10 nm Al2O3
tampon katman kaplandığında sağlanmıştır.
Grafenin üzerinde daha kolay büyüdüğü [3]
Ni(111) kristal yönelimi ise yine ~ 10 nm Cr
adeziv katman kaplandığında ve yüksek
tavlama
sıcaklıklarında
daha
baskın
olmaktadır.
Kaynakça
1. J. Shelton, H. Patil, J. Blakely, Equilibrium segregation of carbon to a nickel (111) surface: A surface
phase transition, Surface Science, 43 (1974) 493-520.
2. A. Reina, X. Jia, J. Ho, D. Nezich, H. Son, V. Bulovic, M.S. Dresselhaus, J. Kong, Large area, few-layer
graphene films on arbitrary substrates by chemical vapor deposition, Nano letters, 9 (2008) 30-35.
3. G. Bertoni, L. Calmels, A. Altibelli, V. Serin, First-principles calculation of the electronic structure and
EELS spectra at the graphene/Ni (111) interface, Physical Review B, 71 (2005) 075402.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
S15
Ağır Metal Atomlarının Çift Tabakalı van der Waals Heteroyapılarda Difüzyonu
F. İyikanat1, H. Şahin2, R. T. Senger1
1
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, Gülbahçe Kampüsü, 35430 İzmir
University of Antwerp, Department of Physics, CGB, BE2020, Antwerp, Belgium
2
Yakın zamanlarda yapılan deneysel çalışmalar sadece tek tabakalı grafen benzeri yapıların sentezini ortaya
koymayıp, buna ek olarak bu yeni malzemelerin bir araya getirilmesi ile oluşacak yepyeni heteroyapıların
da dizaynına olanak sağlamıştır. Bu ön araştırmaların sağladığı motivasyon ile yaptığımız çalışma ile
grafen, MoS2, WS2 ve MoSe2 tek tabakalarından oluşan heteroyapılarda Au ve Ag ağır metallerinin
difüzyon karakteristikleri incelenmiştir.
Son on yılda deneysel tekniklerdeki önemli
ilerlemeler sayesinde nano ölçekli ultra-ince
yapıların sentezi ve hatta fabrikasyonu
mümkün hale gelmiştir. Özellikle A. Geim ve
grubu tarafından yapılan yakın tarihli deneyler
[1] ile grafen, BN ve MoS2 gibi tek tabakalı
yapıların heteroyapılarının sentezlenebileceği
gösterilmiştir. Grafen ve benzeri yapıların
sentezi ve transferi aşamalarında yabancı
atomların kristal yapıya sızmaları kaçınılmaz
bir durumdur ve bu malzemelerin elektronikve
manyetik
yapılarında
dikkate
değer
değişiklklere yol açabilmektedir.
Yapılan çalışmamız ile grafen ve geçiş metali
dikalkojenidlerinin bir araya gelmesi ile oluşan
heteroyapılar arasında ağır metal atomlarının
bağlanma
özelliklerini
ve
difüzyon
karakteristiklerini inceliyoruz. Şekil.1 de
görüldüğü üzere, ağır metal atomları için grafen
üzerinde H, B ve T gibi üç farklı yüksek simteri
noktasında bağlanma mükün olabileceği gibi
geçiş metali dikalkojenid (GMD) yüzeyinde ise
dört farklı nokta mevcuttur. Ag atomları grafen
üzerinde
B
konumunda
bağlanırken
GMD’lerinin yüzeyinde ise H noktası üzerinde
bağlanmayı tercih etmektedirler. Bunula
birlikte Au atomları için durum tamamen
farklıdır. Au atomları grafen, MoS2 ve WS2
üzerinde T noktasında bağlanmayı tercih
ederken görece geniş atomik yapısı sebebi ile
MoSe2 kristali üzerinde H konumu en tercihli
durumdur.
Heteroyapılar arasında Au ve Ag atomları ile
yapılan yük transferi analizleri elektron
transferinin miktarının artarak, doğrultusunun
her zaman ağır atomdan onu çevreleyen
tabakalara doğru olacağını göstermektedir.
Şekil 1: (a) Grafen ve (b) geçiş metali dikalkojenidleri
(GMD) üzerinde olası bağlanma noktaları. (c-f) Grafen ve
GMD’lerinden oluşan heteroyapılar
Buna ek olarak heteroyapılar arasında bulunan ağır
atomların gördüğü enerji bariyerlerinin ikinci
tabakanın eklenmesi ile arttığı hesaplanmıştır. Bu
sonuç heteroyapıların içine yabancı atomların
sızması ile elde edilecek fonksiyonelleştirilmiş
yapıların tek-tabakalı malzemelere kıyasla daha
stabil olacaklarına işaret etmektedir.
Kaynakça
1. Geim, AK and Grigorieva, IV, “Van der Waals heterostructures” Nature, 499, 419-425 (2013).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P01
Cu(In,Ga)Se2 Tabanlı Güneş Pillerinde n-Tip Tabaka Kalınlığının İnceltilmesinin
Tuzak Karakteristiğine ve Akım-İletim Mekanizmasına Olan Etkisi
Adem Dönmez1, Habibe Bayhan1, Pawel Zabierowski2, Nicolas Barreau3
Şadan Özden1 ve Murat Bayhan1
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla - Türkiye
Warsaw University of Technology – Faculty of Physics, 00662 Warsaw – Poland
3
Institut des Materiaux Jean Rouxel – Universite de Nantes – Phyiscs Dep., 44322 Nantes - France
1
2
Cu(In1-xGax)Se2 soğurucu tabakası, yüksek soğurum katsayısına sahip, üretimi kolay ve maliyeti düşük olan
güneş pili uygulamalarında uluslararası platformda alternatif bir materyal olarak kullanılan ve günümüzde
sıkça çalışılan bir tabaka adayıdır. Günümüzde CIGSe tabanlı güneş pilleri arasında en yüksek çevirim
verimliliğine, tampon tabaka olarak CdS materyali ve pencere tabaka olarak ta ZnO materyali kullanılarak
ulaşılmıştır. Bu çalışmada, kimyasal banyo depolama (CBD) yöntemiyle büyütülen farklı tampon tabaka
kalınlıklarına (CdS) ve tampon tabaka ile geçirgen iletken oksit (TCO – n-ZnO:Al) tabaka arasında
kullanılan oldukça yüksek dirençli farklı i-ZnO tabaka kalınlıklarına sahip CIGSe tabanlı güneş pilleri
araştırılmıştır. Çeşitli kalınlıklarda bulunan tampon ve yüksek dirençli i-ZnO tabakaya sahip CIGSe güneş
pillerinin farklı dalga boylarındaki ışık altında ve karanlıkta sıcaklık bağımlı akım iletim mekanizmaları
incelenmiş, dolum faktörü (FF), kısa devre akımı (ISC) ve açık devre gerilimi (VOC) gibi aygıt parametreleri
türetilmiştir. Ayrıca yine aynı örneklerin tuzak karakteristikleri, kapasitans-gerilim ve DLCP metotları
yardımıyla incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda yüksek verimli CIGSe güneş pili üretiminde farklı
kalınlıklara sahip CdS ve i-ZnO tabakalarının optimum değerleri ön görülmüştür. Özellikle tampon tabaka
kalınlığı, CdS 50 nm değerinin altına düştüğünde aygıt performansının aşırı bir biçimde gerilediği
gözlemlenmiştir.
CIGSe yüksek verimli ve maliyet açısından çok
etkili olduğundan ince film güneş pilleri üretimi için
oldukça ilgi çekici bir materyaldir. CIGSe yasak
enerji aralığı Ga oranına bağlı olarak 1.00 ile 1.68 eV
arasında değişen CISe ve CGSe kristallerinin
karışımıdır [1]. Günümüzde en yüksek verimli CIGSe
güneş pili Ga içeriği, x ≈ 0.3 olduğu ( E g ≈1.15 eV)
durumda ulaşılmıştır. En yüksek verimli CIGSe güneş
pillerinde kimyasal banyo depolama yardımıyla CdS
ince filmi tampon tabaka olarak kullanılmıştır.
Laboratuvar ölçeklerindeki CIGSe ince film güneş
pillerinde %20.3 verimliliğe kadar ulaşılmıştır [2].
Genellikle üretilen CIGSe ince filmin aygıt yapısı
Ni-Al:Grid/ZnO:Al/i-ZnO/CdS/CIGSe/Mo/SLG’den
şeklindedir.
CBD yöntemiyle büyütülen CdS tampon
tabakası bazı istenmeyen paralel etkileri önlemeye
yardımcı olmaktadır: pürüzlü CIGSe filmini
mükemmel bir biçimde kapsaması ve CIGSe film
yüzeyini plazma hasarlarından koruyabilmesi gibi.
CIGSe tabanlı ince film güneş pillerinde tampon
tabaka olarak kullanılan CdS ve Zn-ilintili materyaller
ve TCO ile tampon tabaka arasında kullanılan
oldukça yüksek dirençli i-ZnO tabakalarının rollerinin
etkileri üzerine oldukça geniş çalışmalar yapılmasına
rağmen,
yüksek
dirençli
i-ZnO
tabakanın
kullanılmasının nedeni ve CdS materyalinin diğer
materyallerle karşılaştırıldığında neden daha iyi bir
aday olduğu henüz net anlaşılamamıştır. Yapılan
araştırmalarda yüksek dirençli i-ZnO tabakanın sızıntı
akımını önlediği yaygın bir şekilde kabul
edilmektedir.
Kadmiyum
elementinin
zehirli
olmasından dolayı da CIGSe ince film güneş
pillerinde tampon tabaka olarak kullanılan CdS
materyalinin yerine yeni uygun alternatif materyaller
de öngörülmektedir. Özellikle bu tampon tabakaların
kalınlık değerlerindeki değişimin güneş pili aygıt
parametrelerine olan etkileri üzerine olan deneysel
çalışmalar günümüzün en popüler araştırma konuları
arasındadır.
Bu çalışmada, tampon tabaka olarak kullanılan
CdS materyalinin kalınlığı 15 nm ile 100 nm arasında
ve yüksek dirençli i-ZnO tabakanın kalınlığı 0 nm ile
85 nm arasında değişen, Ga oranı 0.3 olan CIGSe
tabanlı ince film güneş pillerinin aydınlıkta ve
karanlıkta akım iletim mekanizmaları incelenmiş ve
ışık altındaki aygıt parametreleri bulunmuştur. Yine
aynı örnekler için tuzak parametreleri KapasitansGerilim ve DLCP yöntemleriyle türetilmiştir. Elde
edilen sonuçların yardımıyla CIGSe tabanlı ince film
güneş pillerinde tampon tabaka olarak kullanılan CdS
materyalinin kalınlığın 50 nm’den küçük olması
durumunda aygıtta büyük bir bozunum gerçekleştiği
(FF bozunumu, verimlilik azalması vb.) ve i-ZnO
tabaka kalınlığının da 50 nm’den büyük olduğu
durumlarda
aygıt
performansının
azaldığı
gözlemlenmiştir.
Kaynakça
1. M. Gorska, R. Beaulie, J.J. Loferski, J. Beall, Solar Energy Mater. 2 (1980) 343
2. P. Jackson, D. Hariskos, E. Lotter, S. Paetel, R. Wuerz, R. Menner, W. Wischmann, M. Powalla, “New world
record effficiency for CIGSe thin-film solar cells beyond 20%”, Prog. in Photovoltaics., 19:894–897 (2011).
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P02
Be1-x-yCaxMgyTe Alaşımlarının Yapısal, Elektronik, Elastik ve Optiksel
Özelliklerinin AB-INITIO Metodla İncelenmesi
A. Gültekin, M.K. Öztürk, M. Tamer
Gazi Üniversitesi- Fizik 06500, ANKARA, TÜRKIYE
ZİRVE Üniversitesi-Fizik, GAZIANTEP, TÜRKIYE
Bu çalışmada, Be1-x-yCaxMgyTe alaşımının bazı yapısal, elektronik ve optik özelikleri
yoğunluk fonksiyon teorisi (YFT)’ yi temel alan CASTEP paket programı kullanılarak, Local
Density Approximation (LDA) ile incelenmiştir. Yapılan hesaplamada Be1-x-yCaxMgyTe
Alaşımlarının; örgü parametreleri, bant yapıları, durum yoğunluğu, Kramer-Kronig bağıntıları
kullanılarak, dielektrik fonksiyon, kırılma indisi, soğurma katsayısı ve enerji kayıp fonksiyonu
hesaplandı. Ayrıca hesaplanan elastik sabitleri yardımı ile bulk modülü, Young ve izotropik Shear
modülleri, Poisson oranları ve diğer özellikleri hesaplandı. Sonuçlar literatürde bulunan
sonuçlarla karşılaştırıldı.
Kaynakça
1. M.D. Segall, P.J.D. Lindan, M.J. Probert, C.J. Pickard, P.J. Hasnip, S.J.Clark, M.C. Payne, J. Phys.:
Condens. Matter, 14, 2717, 2002
Weihua Zhu, Heming Xiao,J Comput Chem. 29: 176–184, 2008
Ceperley D M and Alder M J Phys. Rev. Lett 45 566, 1980
Perdew P and Zunger A Phys. Rev. B 23 5048, 1981
Troullier N and Martins J L Phys. Rev. B 43 1993, 1991 Physica B 373 (2006) 124 – 130 E. Deligöz, K.
Çolakoğlu
6. O. Madelung, M. Schulz, H. Weiss, Landolt-Borstein (Eds.),Numerical Data and Functional Relationships in
Science andTechnology, vol. 17, Springer, Berlin, 1982.
2.
3.
4.
5.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P03
Termotropik Nematojen Sıvı Kristalin Termo-Morfolojik ve Termo-Optiksel
Özelliklerinin İncelenmesi
Nejmettin AVCI, Atilla Eren MAMUK, Arif NESRULLAZADE
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü,
48000, Muğla, Türkiye
Sıvı kristallerin nematik mezofazı uzun erimli
yönelimsel düzene sahiptirler fakat bu
mezofazda moleküllerin ağırlık merkezlerine
göre herhangi bir konumsal ve translasyonel
düzen bulunmamaktadır. Bu yüzden söz
konusu mezofaz ve nematik mezojenler dış
etkilere (elektrik, magnetik ve termik alanlara,
akışlara, sınır şartlara vb. etkilere) yüksek
derecede duyarlıdırlar. Bu duyarlılık nematijen
sıvı kristalleri teknik ve teknolojik uygulama
açısından
önemli
malzemeler
olarak
kılmaktadır.
Bu çalışmada n-(4-methoxybenzylidene)-4’n-buthylaniline (MBBA) sıvı kristalin termo..
morfolojik ve termo-optiksel özellikleri
incelenmiştir. İncelemeler geniş sıcaklı aralığı
özellikle de nematik mezofazı – izotropik sıvı
faz geçiş bölgesinde yapılmıştır. Öyle ki,
MBBA’nın ortalama kırılma indisi n, olağan no
ve olağan üstü ne kırılma indisleri
belirlenmiştir. İncelemeler beyaz ışık ve Naışık kaynağı ortamlarında yapılmıştır. Ayrıca,
söz konusu malzemenin düz nematik mezofazı
– izotropik sıvı ve ters izotropik sıvı – nematik
mezofazı faz geçiş geçişlerin heterofaz
alanlarının
termo-morfolojik
özellikleri
araştırılmıştır.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P04
Kuvantum Rastgele Seyir Temelinde Arama Algoritması
Aydın DEĞER, Özgur ÇAKIR
Izmir Yuksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü, İzmir
Bu sunumda Kuvantum Rastgele Seyir (Quantum Random Walk) ve Klasik Rastgele Seyir (Classical
Random Walk) hareketini inceleyip, Kuvantum Girişim (Quantum Interference) etkilerinin sonuçlarını
göstereceğim. Bunun yanında Kuvantum Arama Algoritması olan ve Klasik Arama algoritmalarına göre
oranında hızlandırma sağlayan Grover's Arama Algoritmasını inceleyip Quantum Random Walk ile
arasındaki benzerlikleri göstereceğim. Son olarak Quantum Random Walk ve Quantum Oracle kullanarak
geliştirmeye çalıştığımız yeni arama algoritmasını ve sonuçlarını sunacağım.
Classical Random Walk rastgele atılan paranın yazı
(p) veya tura (q) sonucuna göre her adımda sağa veya
sola hareketi olarak tanımlanabilir.
sağa gidilen
adım sayısı
ise sola gidilen adım sayısı ise p+q=1
+ =N ve standart sapma
dir.
QRW için, kuvantum düzeyinde rastgele hareket
etmeyi sağlayan Hadamard Operatoru (H) kullanılıp
Spin Up veya Spin Down durumlarına göre
Kaydırma (Shift) Operatoru tanımlanarak sağa veya
sola gidiş sağlanabilir.
Şekil 1: Quantum vs Classical Random Walk
Yukarıdaki
operatoru
dalga
denklemine
uyguladığımızda aşağıdaki sonucu elde ederiz.
Standart Sapmayı ise N buluruz.
QRW, Kuvantum Girişim etkilerinden dolayı
başlangıç noktasından çok daha uzakta bulunmaya
meyillidir. Bu çok daha hızlı uzaklaşma sağlar. Aynı
etkiyi Grover's Arama Algoritması da sağlamaktadır.
Bu algoritma klasik arama algoritmalara göre üssel
bir hızlandırma sağlamaktadır. Hadamard Operatoru
kullanılarak bütün durumların bir superpositioni
oluşturulur. Bunun üzerine uygulanan Blank ve
Marking Operatorleri sayesinde hedef nokta
belirlenip işaretlenir ve
adımda hedefe
ulaşılabilir.
..
Bu hareket Quantum Random Walk (QRW) un
sonuçlarına benzer sonuçlar vermektedir. Bunun
üzerine QRW kullanarak yeni bir Kuvantum Arama
Algoritması geliştirmeye çalıştık. Amacımız QRW ile
başlayıp her adımda Kuvantum Oracle özelliklerini
kullanarak sistemin hedefe ulaşıp ulaşmadığını
anlamaktı. Bunun için Fortran simülasyonları
hazırladık. Fakat her adımda yapılan Quantum Oracle
hareketinin QRW un doğasını etkilediğini fark ettik.
Yeni arama algoritmamız klasik algoritmalara göre
daha iyi sonuç verse de Grover's Algorithm kadar
verimli değildi. Hedef değerde oluşan bir çeşit
Absorbing Wall %35 oranındaki olasılıkları absorbe
ediyor gerisini yansıtıyordu. Sistemi periyodik olarak
tanımladığımız için belirli değerlerde grafiğimizde
ani düşüşler gözlemledik.
Kaynakça
1. C/CS/Phys C191, Fall 2007, Lecture 23
2. M. Nielsen, Quantum Computation and Quantum
Information 386
3. J. Kempe, Quantum random walks, arXiv:quantph/0303081
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P05
n-Tipi InSe ve InSe:Sn Tek Kristallerinin Lineer Soğurma Katsayılarının,
Tavlama Süresine Göre Değişimi
Burcu Akça, Salih Erzeneoğlu, Bekir Gürbulak
Atatürk Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 25040, Erzurum
Bu çalışmada Bridgman/Stockbarger metoduyla büyütülmüş n-tipi InSe ve InSe: Sn tek kristallerinin
lineer soğurma katsayılarının, tavlama süresine göre değişimleri incelenmiştir. Bu kristallerin yapısal ve örgü
parametreleri X-ışını kırınım yöntemi (XRD) ve enerji ayırımlı X-ışını tekniği (EDX) kullanılarak analiz
edilmiştir. InSe ve InSe:Sn tek kristallerinin hegzagonal yapıda oldukları ve 2θ pik değerinde birbirlerine
oldukça yakın değerler aldıkları tespit edilmiştir.
Aktif çapı 3,91 mm, aktif alanı 12 mm2 ve 5,9 keV’ de FWHM’ u 160 eV olan bir Si(Li) detektör kullanılmıştır.
Çalışmaya başlamadan önce en iyi verimin elde edileceği voltaj değeri belirlenmiştir. Kullanılan Si(Li) detektör
için bu değer yaklaşık olarak -430 volttur. Deney süresince sayaç kristali ve FET 30 litrelik bir sıvı azot kabında,
sıvı azot sıcaklığında tutulmuştur. Detektör dış ortamdan gelebilecek yüzey kirlenmelerini önlemek için 0,025
mm kalınlığında bir berilyum pencere ile koruma altına alınmıştır. Detektörün laboratuar içindeki konumu
mümkün olduğunca az saçılmış
-ışını alacak şekilde belirlenmiştir. Ölçü alma süresince çevresel
koşulların olabildiğince değiştirilmemesine dikkat edilmiştir. Deneyde şiddeti 100mCi olan Am-241 radyoaktif
kaynağının 59,5 keV enerjili fotonları kullanılmıştır. Çalışmamızda sayma sistemi olarak enerji ayırımlı X-ışını
spektrometresi (EDXRF) kullanılmıştır. Camberra DSA-1000 spektrum analizörü 4096 kanala ayarlanarak 600
saniyelik sayımlar numuneli ve numunesiz olarak en az üç kez tekrarlanmıştır ve ortalamaları alınmıştır. Alınan
ölçüler MATLAB-R2007a programında işlenerek OriginPro 7.5 programına aktarılmıştır ve foton şiddet alanları
hesaplanmıştır. Daha sonra grafikler için OriginPro 8.0 programı kullanılmıştır.
Tavlama süresinde 0 dakikadan başlayarak 10 dakika artışlarla 60 dakikaya, tavlama sıcaklığında ise 50 den
başlayarak 50 artışlarla numunelerin yandıkları en son sıcaklığa çıkılmıştır. Yanma sıcaklığı InSe için 300
iken, InSe:Sn için 350 olarak belirlenmiştir. n-tipi InSe ve InSe:Sn tek kristallerinin kalınlıkları 638 μm’dir.
n-tipi InSe ve InSe: Sn tek kristallerinin lineer soğurma katsayıları (μ), Beer-Lambert yasası (
kullanılarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafiksel olarak verilmiştir.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P06
Dalga Boyuna Bağlı Olarak n-CdS/p-CdTe Güneş Pili Aygıt Parametrelerinin
İncelenmesi
Çağdaş KOÇAK1,2, Şadan ÖZDEN1,2, Jon MAJOR3 , Yasemin ALTINAY1, Adem DÖNMEZ1,2,
Görkem OYLUMLUOĞLU1,2 , Habibe BAYHAN1,2 ,Murat BAYHAN1,2 ve Ken DUROSE3
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla, TÜRKİYE
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Temiz Enerji Kaynakları Araştırma Geliştirme Merkezi
3
Liverpool Üniversitesi, Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsü, Liverpool, İNGİLTERE
1
2
Ucuza fotovoltaik aygıt üretme amacı, çok kristalli hetero-eklem güneş pilleri üzerine olan araştırma ve
geliştirme çalışmalarının hızlı bir şekilde gelişmesini sağlamakta ve ince film güneş pili konusunu güncel
kılmaktadır. Yüksek verimli güneş pili üretimi ve tasarımı için uygun parametrelerinin seçilmesi, deneysel
verilerden güneş pili aygıt parametrelerinin doğru hesaplanması sonucu elde edilir. Bu parametrelerden
bazıları; doyma akımı, idealite faktörü ve fotoakımdır. Bu çalışmada farklı dalga boylarındaki aydınlatma
altında seçilen farklı besleme gerilimi değerlerine bağlı olarak, ince film n-CdS/p-CdTe güneş pili aygıt
üzerine I-V ölçümleri gerçekleştirilmiştir.
voltaj ölçümleri yapılmış ve aygıt parametreleri
hesaplanmıştır.
1,5
1,5
1,0
I (mA)
1,0
0,5
0,5
0,0
I (mA)
Aygıt parametrelerinden idealite faktörü (n), pn
eklem aygıtın ideal duruma ne kadar yakın ya
da uzak olduğuna karar vermek için kullanılan
gerçek ve önemli bir parametredir. Gerçekte,
idealite faktörünün sıcaklık ve aydınlatma ile
olan bağımlılığı yalnızca eklemin kalitesini
değil aynı zamanda akım iletim yeteneğini de
gösterir. Ters doyma akımı (I0) eklem ara
yüzünden geçen akım iletim mekanizması ile
ilgili değerli bilgi sağlarken, idealite sabiti,
aygıtın çalıştırılma koşuluna bağlı olarak,
sıcaklık (T), gerilim (V) ve aydınlatma vb.
aygıt ara yüzünün doğası ile ilgili örneğin; ara
yüz durumlarının varlığı, uzaysal homojensizlik
ve tünelleme gibi konularda bilgi sağlar. İnce
film n-CdS/p-CdTe güneş pilleri; güneş enerjisi
üretiminde büyük ticari etkiye sahip olması
nedeniyle önemli bir teknolojinin temelini
oluşturmaktadır.
Bu
çalışmada
Liverpool
Üniversitesi
Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsünde
üretilmiş n-CdS/p-CdTe ince film güneş pilleri
üzerinde farklı dalga boylarında aydınlatma
kaynakları kullanılarak, oda sıcaklığında akım-
-1
0
V (V)
0,0
1
-0,5
Karanlık 300K
Kırmızı 300K
-1,0
-1,2
-1,0
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
V (V)
Şekil 1: Kırmızı ışık altında ve karanlıkta n-CdS/p-CdTe
Güneş Piline ait Akım-Voltaj karakteristikleri.
Şekil 1’de kırmızı ışık altında ve karanlıkta elde
edilen I – V karakteristikleri verilmiştir. Yapılan
çalışma sonunda CdS/CdTe ekleminin ters doyma
akımı ve idealite sabiti hesaplanmıştır.
Kaynakça
1. H. Bayhan and M. Bayhan, "An analysis of the effect of illumination to the reverse and forward bias
current transport mechanism in an efficient n-ZnO/n-CdS/p-Cu(In,Ga)Se2 solar cell", 2013, Solar Energy,
Volume 87, pp 168-175.
2. S. Sze, "Semiconductor devices : physics and technology", 2002, Wiley, New York.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P07
HfXSb (X= Co, Ru) Bileşiklerinin Yapısal, Elektronik, Elastik, Fonon ve Optik
Özellikleri
Cansu Çoban1, Kemal Çolakoğlu2, Yasemin Öztekin Çiftçi2
1
Balıkesir Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Çağış Kampüsü, 10145, BALIKESİR
2
Gazi Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Teknikokullar, 06500, ANKARA
Bu çalışmada kübik MgAgAs yapılı yarı-Heusler HfXSb (X= Co, Ru) bileşiklerinin yapısal, elastik, fonon ve
optik özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) dahilinde Genelleştirilmiş Gradyent Yaklaşımı (GGA)
temel alınarak VASP paket programı ile araştırıldı. Önce örgü sabiti (a), bulk modülü (B) ve bulk modülünün
basınca göre türevi (B') toplam enerji-atomik hacim eğrisi Murnaghan hal denklemine fit edilerek bulundu. Band
yapısı ve durum yoğunluğu (DOS) hesaplanarak yorumlandı. Elastik sabitler “zor-zorlanma” yöntemi
kullanılarak hesaplandı ve bu bileşiğin MgAgAs yapıda mekaniksel olarak kararlı olduğu görüldü. Buradan elde
edilen veriler yardımı ile Zener anizotropi faktörü, Young modülü, Poisson oranı, v. s. gibi diğer elastik
özellikler hesaplandı. Hesaplanan fonon dağınım eğrileri ve ilgili DOS değerlerinden, bütün frekans değerleri
pozitif bulunduğu için çalışılan yapının dinamiksel olarak da kararlı olduğu doğrulandı. Dielektrik fonksiyon
kullanılarak hesaplanan optik özellikler yorumlandı. Sonuçlar, literatürdeki diğer veriler ile karşılaştırıldı.
20
15
10
5
0
EF
-5
-10
-15
L
B(GPa)
137.712
B'
4.333

X
W
L
HfRuSb
spin_up

X
W
spin_down
25
Eg(eV)
0.79
20
15
138.863
4.426
1.28
HfXSb (X= Co, Ru) nin elektronik band yapısı ve
DOS elde edilmiş ve sırasıyla yaklaşık 0.79 ve 1.28
eV'luk dolaylı bir band aralığı belirlenmiştir (Şekil
1). Katının elastik sabitleri bulk modülü, kesme
modülü, Young modülü ve Poisson oranı gibi
mekaniksel özellikleri elde etmek için önemlidir ve
zor-zorlanma yöntemine göre hesaplanmıştır.
Sonuçlara göre elastik sabitlerinin mekanik kararlılık
şartlarını sağladığı görülmüştür. Fonon spektrum
hesaplamaları PHONOPY [5] kodu kullanılarak
süper hücre yaklaşımı ile yapılmıştır. Süper-hücrenin
kuvvet
sabitleri
VASP
kodu
kullanılarak
hesaplanmıştır. HfXSb (X= Co, Ru) kristallerinin
çeşitli
optik
özellikleri
Kramers-Kronig
bağıntıları ile hesaplanmıştır. (Balıkesir Ü. BAP
Komisyonunca desteklenmiştir. (Proje no: 2012/129))
10
Energy (eV)
a(A)
6.0691
6.04
6.3206
6.135
spin_down
25
parametreler ve yasak enerji aralığı
Malzeme
HfCoSb
Deney[ 3]
HfRuSb
Deney[ 4]
HfCoSb
spin_up
Energy (eV)
MgAgAs yapılı yarı-Heusler bileşiklere olan ilgi, çok
sayıda ilginç fiziksel özelliklerinden dolayı giderek
artmaktadır [1]. Bu çalışmada hesaplamalar, GGA
yaklaşımı, HfCoSb için 950 eV, HfRuSb için de 750
eV kesim enerjisi ve 12x12x12 k-noktası ağı
kullanılarak yapılmıştır. HfXSb (X= Co, Ru)
bileşikleri MgAgAs yapılı kübik kristallerdir. Elde
edilen toplam enerji-atomik hacim eğrisi Murnaghan
hal denklemine fit edilerek örgü sabiti Bulk
modülü(B) ve Bulk modülünün basınca göre türevi
(B') VASP [2] hesaplanmıştır (Tablo 1).
Tablo 1: HfXSb (X= Co, Ru) bileşikleri için yapısal
5
0
EF
-5
-10
-15
L

X
W L

X
W
Şekil 1: Elektronik Band Yapısı
Kaynakça
1. I.Galanakis,
P.Mavropoulos,
P.H.Dederichs,
J.Phys.D.Appl.Phys.39(2006) 765.
2. G. Kresse, J. Hafner, Phys. Rev. B 47
(1993) 558.
3. R. Marazza, R. Ferro, G. Rambaldi, J.
Less-Common Met. 39 (1975) 341.
4. C. B.H. Evers, C. G. Richter, K. Hartjes,
W. Jeitschko, J. of Alloy. Compd. 252
(1997) 93.
5. S. Q. Wang, H. Q. Ye, Phys. Stat. Sol. (b)
240 (2003) 45.G. Kresse, J. Hafner, J.
Phys.: Condens. Matter 6 (1994) 8245.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P08
Yoğun Lazer Alanı Altındaki İki-Boyutlu Kuantum Pseudo-nokta Sisteminde
Üçüncü Harmonik Üretimi
Dilara Gül1, Serpil Şakiroğlu2, İsmail Sökmen2
1
Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Bölümü, 35390, İzmir
2
Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 35390, İzmir
İki-boyutlu kuantum pseudo-nokta yapısının üçüncü harmonik üretimi (THG) üzerine yoğun lazer alanı
etkileri teorik olarak incelenmiştir. THG katsayısının analitik ifadesi kompakt yoğunluk matris yaklaşımı
ve iteratif şema kullanılarak elde edilmiştir. Nümerik sonuçlar tipik GaAs pseudo kuantum noktası için
verilmiştir. Elde edilen sonuçlar THG katsayısının yoğun lazer alanına ve sistemin geometrik boyutuna
güçlü bir şekilde bağlı olduğunu göstermektedir.
Düşük-boyutlu
yarıiletken
yapılarda
boyut
azalmasıyla baskın hale gelen kuantum mekaniksel
etkiler külçe yapılara göre sıra dışı lineer ve lineer
olmayan optik özelliklerin ortaya çıkmasına yol
açmaktadır. Kuantum noktalar, yük taşıyıcılarının
(elektron ve boşluklar) üç boyutta hapsedilmiş
olduğu yapılardır [1]. Kuantum noktalarının
gerçekçi modellenmesinde elektronik hapsetme
potansiyeli olarak pseudo-nokta potansiyeli
seçilebilir [2]. Antidotları içeren bazı yeni
nanoyapıların optik özelliklerinin incelenmesi ilgi
çekmektedir. Harmonik dot ve antidottan oluşan
pseudo-nokta sistemin elektronik özellikleri,
hidrojenik safsızlık bağlanma enerjisi, heteroyapının
boyutlarına, sisteme etki eden dış alanların varlığına
güçlü bir şekilde bağlıdır [3,4,5].
Bu çalışmada pertürbatif olmayan yaklaşım
çerçevesinde monoktromatik dairesel polarize
radyasyon alanının iki-boyutlu pseudo-nokta yapısı
üzerine etkisi dipol yaklaşımı altında ve yarı-klasik
şemada ele alınmıştır. Sistemi betimleyen zamanabağlı Scrödinger denklemi Kramers-Henneberger
dönüşümü ve Fourier-Floquet seri açılmından
yararlanarak lazer-bindirilmiş
(laser-dressed)
potansiyel içeren zamandan-bağımsız forma
dönüştürülmüştür [5]. Bu diferansiyel denklemin
çözümü Galerkin metoduna dayalı sonlu elemanlar
yöntemi (FEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
FEM ile elde edilen enerji özdeğeri ve
özfonksiyonları yardımıyla kuantum pseudo-nokta
sisteminin THG katsayısı elde edilmiştir. Nümerik
sonuçlar yoğun lazer alanını ve yapının geometrik
boyutunun THG üzerinde önemli değişimlere sebep
olduğunu göstermektedir. Yüksek-frekanslı yoğun
lazer alanına maruz bırakılan iki-boyutlu kuantum
pseudo-nokta sisteminin elektronik ve optik
özelliklerinin değişimi ile ilgili çalışmalar
literatürde mevcut değildir. Elde edilen sonuçların
bu sisteminin optik özelliklerinin anlaşılmasında
katkı vermesi beklenmektedir.
Şekil 1:V0=1.9meV, B=15T, τ=0.2ps için foton
enerjilerinin fonksiyonu olarak THG katsayısı
Kaynakça
1. G. Rezaei, B.Vaseghi, R.Khordad, H.Azadi Kenary, Physica E 431853–1856 (2011).
2. Y.B. Yu , H.J. Wang, Superlattices and Microstructures 50 252-260 (2011).
3. W. Xie, S. Liang, Physica B 406 4657–4660 (2011).
4. A. Cetin, Physics Letters A 372 3852–3856 (2008).
5. Q. Fanyao, A.L.A. Fonseca, O.A.C. Nunes, phys. stat. sol. (b) 197, 349- 357 (1996).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P09
Platin Atomlarının Grafen, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 Tabakaları Üzerinde
Kümelenme Özelliklerinin İncelenmesi
Hediye Duygu Özaydın1, Hasan Şahin2, R. Tuğrul Senger1
1
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, Gülbahçe Kampüsü, 35430 İzmir
University of Antwerp, Department of Physics, CGB, BE2020, Antwerp, Belgium
2
Bu çalışmada yoğunluk fonksiyoneli kuramına dayanan hesaplama yöntemleri ile platin atomlarının farklı
simetrilere sahip yüzeyler üzerindeki difüzyon karakteristikleri ve kümelenme özellikleri incelenmiştir.
Yapılan hesaplar tek Pt atomları için karbon-karbon bağları üzerinde bağlanmanın en tercih edilen durum
olduğunu ortaya koyarken, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 tabakaları üzerinde geçiş metalleri üzerinde bağlanma
tercih edilmektedir. Grafen kristal örgüsü Pt atomlarının difüzyonu için 200 meV gibi bir enerji bariyerine
sahip iken, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 tabakaları üzerinde ise çok yüksek enerji bariyerlerinin aşılması ile
difüzyonun mümkün olabileceği bulunmuştur. Bunlara ek olarak Pt2, Pt3 ve Pt4 kümelerinin formasyon
enerjileri ve manyetik taban durumları incelenmiştir.
Grafenin sentezlenebiliriğinin deneysel olarak
gösterilmesinin [1] hemen ardından tek tabakalı
yapılar üzerinde yoğunlaşan araştırmalar bir
çok yeni malzemenin keşfine yol açmıştır.
Yakın zamanlarda sentezi başarılan bu tek
tabakalı kristaller içerisinde özellikle MoS2,
MoSe2, WS2 ve ReS2 gibi Geçiş Metali
Dikalkojenidleri (GMD) grafenden farklı
elektronik ve yapısal özellikleri sebebi ile
dikkati çekmektedirler. Grafen ve benzeri
yüzeylerde yapılan deneyler çeşitli geçiş
metallerinin yüzeyde hızlı difüzyonlarının
mümkün olduğunu ve bunların atom öbekleri
oluşturma eğiliminde olduklarını ortaya
koymuştur.
Yaptığımız çalışmada Pt atomlarının grafen,
MoS2 ve TaS2 üzerindeki karakteristik
davranışları incelenmiştir. Grafenin balpeteği
biçimli örgüsü D6h simetri grubuna ait iken
MoS2 ve TaS2 tek-tabaka kristalleri sırasıyla
D3h ve D3d simetrilerine sahiptirler ve
dolayısıyla farklı kristal simetrilerine sahip bu
malzemeler üzerinde yabancı atomlar için farklı
difüzyon ve bağlanma durumlarının var olması
sürpriz değildir.
Hesaplamalarımız grafen üzerinde tek Pt atomu
için 1.70 eV’luk bir bağlanma enerjisi olacağını
gösterirken MoS2 ve TaS2 üzerinde önemli
derecede artarak sırasıyla 2.89 ve 3.71 eV
olmaktadır. Bu durum grafene kıyasla geçiş
metali dikalkojenler üzerinde daha yavaş
kümelenme olacağına işaret etmektedir.
Şekil 1: Grafen, 1H-MoS2 ve 1T-TaS2 tabakalar üzerinde
oluşan Pt kümeleri
Buna ek olarak Pt tek atomlarının yalnızca TaS2
yüzeyinde bir spin polarizasyonu yaratarak
ferromanyetik taban durumuna yol açtığı hesaplar
ile gösterilmiştir.
Çalışmamızın ikinci kısmı, bu yüzeyler üzerinde
ikili üçlü ve dörtlü Pt kümelerinin oluşumlarını
incelemektedir.
Bir
çok
farklı
atomik
konfigürasyonun toplam enerjilerinin hesaplanması
ile elde edilen en düşük enerjili Pt kümeleri Şekil
1’de sunulmaktadır.
Kaynakça
1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, S. C. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science
306, 666 (2004).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P10
HgCdTe Malzemelerin Yüzey Kusurlarının EPD Tekniği İle İncelenmesi
Elif Bilgilisoy, Yusuf Selamet
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü, 35430 İzmir
Bu çalışmada mikrofizik laboratuarında silikon alt taban üzerine moleküler demet epitaksisi (MBE)
yöntemi ile büyütülmüş cıva kadmiyum tellür (HgCdTe) malzemelerin büyütmeden kaynaklı yüzey
kusurları incelenmiştir. Malzeme yüzeyindeki kusurları belirlemede aşındırma çukur yoğunluğu (EPD)
tekniği kullanılmıştır. Bu yoğunluğu hesaplamak için farklı aşındırma methodları değişen oranlarda ve
sürelerde HgCdTe malzemelere uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve
taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir.
Silikon alt taban üzerine MBE yöntemi ile büyütülen
HgCdTe örneklerinde büyütmeden kaynaklanan
kusurlu bölgelere aşındırma methodu uygulandıktan
sonra çukurlar oluşmaktadır. Bu çukurların oluşma
sebebi kusur merkezi etrafındaki gergin bölgede artan
kusur yoğunluğudur. Kusur yoğunluğunu hesaplamak
için Everson (HF:HNO3:Laktik Asit) [1] ve Nakagawa
(H2O:H2O2:HF) [2] aşındırma yöntemleri denenmiştir.
Bu çalışmada uygulanan EPD teknikleri, oranları,
malzemeye uygulanma süreleri ve sonuçları Tablo 1’
de gösterilmiştir.
Tablo 1: EPD Teknik, Oran, Süre ve Sonuçları
Aşındırma
Methodu
Nakagawa
(20:20:30)
Everson
(0.5:4:25)
Everson
(1:4:25)
Everson
(1:4:25)
Everson
(2:4:25)
Everson
(2:8:25)
Uygulama
Süresi
30 sn.
Sonuçlar
(EPD)
―
30 sn.
~7x107cm-2
30 sn.
~1.5 x107cm-2
60 sn.
~1.6 x107cm-2
30 sn.
~2 x107cm-2
30 sn.
~1 x106cm-2
Nakagawa ve Everson aşındırma işlemlerinin
sonuçları karşılaştırıldığında (Tablo 1) Nakagawa
aşındırma işleminde sonuç elde edilememişken
Everson aşındırma işleminin HgCdTe malzemesinde
güzel sonuçlar verdiği görülmektedir. Bunun
sonucunda
HgCdTe
malzemesinin
büyütme
yönelimine bağlı olarak (211B) yöneliminde
Nakagawa
EPD
işleminin
yüzeyde
çukur
oluşturmadığı düşünülmektedir [3].
Everson EPD işleminin ise Nakagawa tekniğinin
aksine (211B) yöneliminde yüzeyde aşındırma
çukurları oluşturduğu gözlenmiştir [3]. HgCdTe
Şekil 1: HgCdTe malzeme yüzeyine Everson methodu
uygulanmadan önceki SEM görüntüsü (solda, 10µm
x10µm) ve sonraki SEM görüntüsü (sağda, 10µm x10µm).
malzeme yüzeyi kimyasal öncesi ve sonrası olmak
üzere SEM kullanılarak incelenmiştir (Şekil 1). Şekil
1’de soldaki sem görüntüsüne bakıldığında yüzey
kusurlarının belirli bölgelerde, özellikle yüzey
yapısının bozuk olduğu kısımlarda toplandığı
görülmektedir. Sağdaki resimde ise Everson EPD
işlemi sonucunda yüzey kusurları çevresinde yüzey
yapısının bozuk olduğu kısımlarda aşındırma
çukurları görülmektedir. Oluşturulan aşındırma
çukurlarının detaylı incelemesi AFM ve SEM ile
yapılmıştır.
Kaynakça
1.
J.D. BENSON, P.J.S., R.N. JACOBS, J.K.
MARKUNAS, M. JAIME-VASQUEZ, L.A.
ALMEIDA, A. STOLTZ, L.O. BUBULAC, M.
GROENERT, P.S. WIJEWARNASURIYA, G.
BRILL, Y. CHEN, and U. LEE, Topography and
dislocations in 112B HgCdTe/CdTe/Si.
2.
Yang Jianrong, G.H., Chen Xinqiang, Fang
Weizheng, He Li, Dislocation assessment of
CdZnTe by chemical etching on both {1 1 1}B
and {2 1 1}B faces
3.
Farrell, S.B., DISLOCATION DENSITY
REDUCTION IN CADMIUM TELLURIDE
AND MERCURY CADMIUM TELLURIDE
GROWN ON SILICON USING THERMAL
CYCLE ANNEALING. 2011
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P11
ONO Schiff Baz Ligandıyla Sentezlenen Polimerik Cu(II) ve Ni(II) Komplekslerinin
Sentezi ve Karakterizasyonu
Elif Güngör
Balikesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü, 10145, Balikesir, Türkiye
Üç dişli Schiff baz ligandı 2–((E)–(2–hidroksi etilimin)metil)–1–naftenol ve tek çekirdekli [Cu(HL)2] (1) ve
[Ni(HL)2H2O] (2) kompeksleri sentezlendi ve spektroskopik yöntemlerle karakterize edildi. Kompleks 1 ve 2 sırasıyla
kiral P212121 ve Fddd uzay grubunda kristallenmiştir. Kompleks 1 ve 2’ nin kristal yapısında metal atomları simetri
merkezindedir ve merkez atomları iki imin azot atomu ve iki phenoxo oksijen atomu ile bozulmuş kare düzlem
geometriye sahiptir. Komplekslerde amin grubunun hidroksi oksijen atomu merkezi atomla koordinasyon
yapmamıştır. Her iki komplekste O–H···O hidrojen bağları etkileşimiyle tek çekirdekli birimler bir boyutta polimerik
bir zincir oluşturmaktadır.
Son zamanlarda, nano teknolojinin gelişmesiyle
ilginç yapısal ve manyetik özellik gösteren, iki ve
daha fazla 3d geçiş metal iyonları (Cu, Ni, Co, Mn,
Fe) içeren Schiff bazı komplekslerine büyük ilgi
vardır [1-3]. Bu komplekslerin tek–molekül
manyetizma, multielektron transferi, enzim,
biyoinorganik modelleme, organik reaksiyonların
katalizi, biyolojik sistemler ve metal enzimleri gibi
birçok kullanım alanı bulunmaktadır. Ayrıca,
ilginç manyetik özellik gösteren malzemeler,
moleküler ve nano–ölçek seviyesinde mükemmel
yüksek yoğunluklu bilgi depolama gibi çok önemli
teknolojik uygulamalara sahiptir. Bu alanlardaki
teknolojilerde, gelişme ve uygulama alanlarının
artması ve çeşitlenmesi, manyetik özellik gösteren
yeni malzemelerin geliştirilmesine bağlıdır. Bu
nedenle, farklı amaçlar için farklı ligand
sistemleriyle, yeni ve daha iyi özelliklere sahip
malzemelerin araştırılması ve bu malzemelerin
üretim gereksinimi artmaktadır.
Şekil 1: Kompleks 2’nin hidrojen bağlarıyla bir boyutta
oluşturduğu polimerik zincir
Kaynakça
1. Elena A. Buvaylo, Vladimir N. Kokozay, Olga Yu. Vassilyeva, Brian W. Skelton, Julia Jezierska, Louis C. Brunel
and Andrew Ozarowski ‘‘High–frequency, high–field EPR, magnetic susceptibility and X–ray studies on a
ferromagnetic heterometallic complex of diethanolamine (H2L), [Cu4(NH3)4(HL)4][CdBr4]Br2.3dmf.H2O’’, Inorg.
Chem., 44, 206-216, (2005).
2. Feng X., Ma L.F., Wang L.Y., Zhao J.S., ‘‘A unique tetranuclear nickel(II) complex containing pyridine–2–
carboxaldehyde derivative bearing an intramolecular acetato: Synthesis, crystal structure and magnetic
property’’, Inorg. Chem. Commun., 14, 584-589, (2011)
3. O. Kahn, Molecular Magnetism, Wiley–VCH, New York, 1993.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P12
A-Düzlemli ZnO İnce Filminde Derin Seviye Geçiş Spektroskopisi ile
İncelenmesi
Emre Gür,1 A. Arehart,2 G. Tabares,3 J.M. Chauveau,4 A. Hierro3 and S.A. Ringel2
Department of Physics, Faculty of Science, Atatürk University, Erzurum, 25240, TURKEY
Department of Electrical & Computer Engineering, The Ohio State University, Columbus, 43210, OH,
USA
3
Dpto. Ingenieria Electronica and ISOM, Universidad Politecnica de Madrid, Ciudad Universitaria s/n,
28040 Madrid, SPAIN
4
CRHEA-CNRS, 06560 Valbonne, France and University of Nice Sophia Antipolis, Parc Valrose, 06102
Nice cedex 2, FRANCE
1
2
Moleküler Demet Epitaksi metodu ile r-düzlemli safir üzerine katkısız olarak büyütülmüş olan adüzlemli ZnO filminde elektriksel olarak aktif derin seviye kusurlarını incelemk üzere derin seviye geçiş
spektroskopisi (Deep Level Transient Spectrocopy, DLTS) kullanılmıştır. A-düzlemli ZnO Schottky
diyotlarda E3(0.30eV), E4(0.49eV), E5(0.72eV) and E6(0.88eV) aktivasyon enerjilerine ve yaklaşık
olarak 1014 cm-3 kusur yoğunluğuna sahip olan dört kusur belirlenmiştir. Bu kusurların taşıyıcı yakalama
tesir kesitleri ve kaynakları hakkında bilgi edinmek için dört farklı doldurma zamanında (tf=0.1, 1, 10, 100
ms) ölçümler tekrarlanmıştır.
E3 seviyesinin pik şiddeti doldurma zamanına karşı bağımlılık
göstermezken, E6 seviyesinde eksponansiyel bağımlılık gözlenmiştir. Bununla beraber E5 seviyesinin
lineer olarak düzenlenmiş nokta kusur davranışına atfedilen logaritmik yakalama kesiti gösterdiği
gözlenmiştir. E4 seviyesinin ise band tipi bir davranış gösterdiği gözlenmiştir.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P13
Parabolik Potansiyel Altında GaAs Kuantum Noktanın
İstatistiksel Mekaniksel Modellemesi
Faruk Aşkın1, Nermin Aydın1, Duygu Akın1,2, Görkem Oylumluoğlu2,3
1
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi - Fen Bilimleri Enstitüsü - Fizik Anabilim Dalı, 48000, Muğla
2
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fen Fakültesi – Fizik Bölümü, 48000, Muğla
3
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Temiz Enerji Kaynakları Araştırma Geliştirme Merkezi
Son yıllarda kuantum kuyu, kuantum tel ve kuantum nokta gibi düşük boyutlu yarıiletken yapıların fiziksel
özellikleri, optoelektronik devre teknolojilerindeki uygulamalarından dolayı, ilgi odağı haline gelmiştir.
Kuantum nokta lazerler gibi mikro elektronik uygulamalar, güneş gözeleri, tek elektron transistörleri ve
kuantum bilgisayarları kuantum noktanın uygulama alanını oluşturmuştur. Bu çalışmada Gausyen
potansiyel ile sınırlandırılmış GaAs kuantum noktanın istatistiksel mekaniksel modellemesi yapılmıştır. Bu
model kullanılarak varyasyon metoduyla özdeğer ve özfonksiyonlar bulunmuş, kuantum noktanın iç
enerjisinin manyetik alan bağımlılığı farklı sıcaklıklar için incelenmiştir.
Gaussyen potansiyel ile sınırlandırılmış
kunatum nokta, iyonlaşma ve tünelleme gibi
kuantum mekaniksel olaylara izin verdiğinden
diğer (parabolik ve sonsuz kare kuyu
potansiyeli) potansiyel sınırlamalarından daha
gerçekçi ve uygulanabilir bir modeldir.
Dolayısıyla böyle bir kuantum noktanın
derinliği ve erimi incelenmesi gereken en
önemli parametrelerdir. Bu parametrelere bağlı
olarak
noktanın
elektronik
yapısının
incelenmesi ve yine noktanın bir manyetik alan
etkisinde kalması sonucunda termodinaik
özelliklerinin incelenmesi ve hesaplanması
öenmli hale gelmektedir. Bu amaçla manyetik
alan içindeki bir parçacık için kuantum
mekaniksel ve istatistiksel mekaniksel bir
model oluşturulmalıdır.
Dolayısıyla, iki
boyutta kısıtlanmış potansiyel altında hareket
eden bir elektron sisteminin, manyetik alan
varlığında hamiltoniyeni;


1
E nls  2n  l  1   c l  g  s  V0 .
2
Bu enerji ifadesinden bölüşüm fonksiyonu;
 g *   c 

cosh

4


Z (T , B, N ) 
*
 g   c
cosh      cosh
2




elde edilir.
Bölüşüm fonksiyonundan
termodinamik niceliklere geçilmiştir. Bu
hesaplamalar Spin Zeeman etkileşmelerinin
varlığında parabolik sınırlandırma potansiyeli
kullanılarak kuantum noktanın sıcaklık bağımlı
ısı kapasitesi ve entropi ifadeleri türetilmiştir.
Sıcaklık, Manyetik Alan, Gausyen Potansiyelin
erimi ve Gausyen Potansiyelin derinliği gibi
farklı parametrelere bağlı olarak ısı kapasitesi
ve entropinin değişimleri incelenmiştir.
2
−1
e
H=
p+ A +V (ρ ) .
2m
c
(
)
Burada parantez açıldığında;
 2
1
1
 2 + V  ρ  + mω 2 ρ 2 + ωc Lz
c
2m ρ
8
2
eB
denkelmi elde edilir. Bura  c 
siklotron
m

2
V    V0 e 2 R Gaussyen
frekansı ve
potansiyeldir.
Bu diferansiyel denklem
varyasyon yaklaşıklık metodu kullanılarak
çözüldüğünde enerji özdeğer ve özvektörleri;
2
Şekil 1: Farklı sıcaklıklar için; iç enerjinin-manyetik alan
ile değişi
Kaynakça
1. B. Boyacioglu and A. Chatterjee, “Heat capacity and entropy of a GaAs quantum dot with Gaussian
confinement”, Journal of Applied Physics 112, 083514 (2012).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P14
Katkısız ve Fe-F İkili Katkılı ZnS İnce Filmlerinin
Optik Özelliklerinin İncelenmesi
Fatma ÖZÜTOK, Vildan BİLGİN
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Fizik Bölümü, 17020 ÇANAKKALE
Bu çalışmada, katkısız ve Fe-F ikili katkılı ZnS filmleri, ultrasonik kimyasal püskürtme tekniği
kullanılarak 3005°C taban sıcaklığında ve farklı Fe-F katkı konsantrasyonlarında cam tabanlar üzerine
büyütülmüştür. ZnS filmlerinin optik özelliklerinin üzerine başlangıç püskürtme çözeltisi içerisindeki Fe-F
ikili katkısının etkisi incelenmiştir. Tüm filmlerinin kalınlıklarının 244-278 nm arasında değiştiği ve
püskürtme çözeltisi içerisindeki Fe konsantrasyonunun azaldığı yüksek F konsantrasyonlarında film
kalınlıklarının biraz azaldığı belirlenmiştir. Fe-F katkılı ZnS filmlerinin UV-Vis spektrofotometre ile 300900 nm dalgaboyu aralığında alınan geçirgenlik ve soğurma spektrumlarından faydalanılarak; yansıma
katsayıları, lineer soğurma katsayıları, kırılma indisleri, sönüm katsayıları, dielektrik sabitleri hesaplanmış
ve bu parametrelerin dalgaboyuna göre değişimleri incelenmiştir. Büyütülen katkısız ZnS filmlerinin
görünür bölgede yaklaşık olarak %50 civarında geçirgenliğe sahip oldukları, yüksek Fe katkısında
geçirgenliğin azaldığı yüksek F katkısında ise geçirgenliğin tekrar arttığı tespit edilmiştir. Katkısız ZnS
filmlerinin kırılma indisi değerinin görünür bölgede ortalama 2,5 civarında olduğu, Fe-F katkısına bağlı
olarak arttığı, fakat sadece F katkılı ZnS filmleri için tekrar azaldığı belirlenmiştir. Tüm filmlerin yasak
enerji aralıkları (Eg) optik metot ile, Urbach parametreleri (E0) ise ln~h değişim grafiğinin lineer
kısmının eğiminden hesaplanmıştır. Katkılı ve katkısız ZnS filmlerinin yasak enerji aralıklarının yaklaşık
olarak 3,80 eV civarında olduğu ve Urbach parametrelerinin ise 430-640 meV arasında değiştiği
belirlenmiştir.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P15
Düşük Sıcaklıklarda Üretilen Anatas-TiO2 Filmleri
Ferhunde ATAY, İdris AKYÜZ, *Müge SÖYLEYİCİ, Banu ERDOĞAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 26480, Eskişehir
*Okan Üniv. Sağlık Hizmetleri MYO, Tıbbi Görüntüleme Teknolojileri Programı, 34722, İstanbul
Son yıllarda TiO2 ince filmleri; fiziksel, kimyasal ve optik özellikleri ile dikkat çeken ve gelecek vaat eden
malzemeler olarak ilgi odağı olmaya başlamıştır. Bunun ana nedeni; bu filmlerin güneş pilleri, fotokatalizörler, gaz
sensörleri, optik kaplamalar, opto-elektronik ve elektrokromik cihazlar gibi bir çok alanda önemli potansiyel
uygulamalarının bulunmasıdır. Bu malzemelerin kristal formunda üretimlerinin (özellikle anatas yapı) yüksek sıcaklıklar
gerektirmesi literatürde çözülmesi gereken bir problem haline gelmiştir. Bu çalışmada, TiO2 filmlerinin üretimi için,
literatüre göre nispeten daha az tercih edilen TiCI4 kaynağı kullanılmış ve çöktürme işlemi Ultrasonik Kimyasal Püskürtme
Tekniği ile düşük taban sıcaklıklarında cam tabanlar üzerine gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın asıl amacına uygun olarak,
düşük taban sıcaklıklarında kristal yapıya sahip TiO2 filmlerin üretimi başarılmıştır.
TiO2 filmleri Anatas, Rutil ve Brukit olmak
üzere üç farklı kristal fazında oluşturulabilir.[1]
Tetragonal yapıda kristalleşen Anatas ve Rutil TiO2
fazlarının optik bant aralıkları sırası ile 3.2 eV ve 3
eV’tur. Yüksek sıcaklıklarda Anatas fazı Rutil fazına
dönüşür. Brukit fazı ise genellikle minerallerde
bulunur ve kristal yapısı ortorombiktir [2,3].Bu
filmler;
güneş
enerji
dönüşüm
sistemleri,
fotokatalizörler, organik ışık yayan diyotlar, organik
güneş pilleri ve gaz sensörleri gibi bir çok alanda
umut vaat eden malzemelerdir [4-7].
Bu çalışmada elde edilen TiO2 filmleri;
yapısal, optik ve yüzeysel özellikleri açısından
incelenerek, teknolojideki potansiyel kullanım
alanları araştırılmıştır.
Şekil 1: 300°C (TCT1), 350°C(TCT2) ve 400°C(TCT3)
taban sıcaklıklarında üretilen TiO2 filmlerinin XRD
desenleri
Kaynakça
1.Ning Wang W., Wuled Lenggoro I., Terashi Y., Oh Kim T., Okuyama K., One-step synthesis of titanium oxide
nanoparticles by spray pyrolysis of organic precursors, Material Science and Enginerring, 123 (3), 194- 202 , (2005).
2.Castaneda L., Alonsso J. C., Ortiz A., Andrade E., Saniger J. M., Banuelos J. G.,Spray pyrolysis deposition and
characterization of titanium oxide thin films, Material Chemistry and Physics, 77 (3) ,938-944, (2002).
3.Fujishima A., Hashimoto K., Watanabe T., TiO2 Photocatalysis, Fundamentals and Applications, BKC, Inc Publishers
,Japan ,(1999).
4.Sundari S. T., Raut N. C., Mathews T., Ajikumar P. K., Dash S., Tyagi A. K., Raj B., Ellipsometric studies on TiO2 thin
films synthesized by spray pyrolysis technique, Applied Surface Science, 257 (17) , 7399-7404, (2011).
5.Yang S. H., Nguen T. P., Le Rendu P, Hsu C. S., Optical and electrical investigations of poly (pphenylene/vinylene)/silicon oxide and poly (p-phenylene/vinylene)/titanium oxide nanocomposites, Thin Solid
Films, 471 (1-3), 230-235, (2005).
6.Hansel H., Zetti H., Kraush G., Kisselev R., Thelakat M., Schmidt H. W., Optical and electronic contributions in
doubleheterojunction organic thin film solar cells, Advanced Materials, 15 (24), 2056-2060, (2003).
7. Süslü A., Özdemir M., Tekmen Ç., Çelik E., Cöcen Ü., Gümüş katkılı TiO2 nanofiberlerin elektro-eğirme yöntemi ile
üretilmesi ve karakterizasyonu, Anadolu Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10 (1), 277-284, (2009).
**Bu çalışma Eskişehir Osmangazi BAP Komisyonu tarafından 201219005 nolu proje ile desteklenmiştir.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P16
Kalın (≥1μm) Mikro-Kristal Silisyum Malzemelerde Oksijen Gazı ile Oluşan
Elektronik Değişimlerin İki Demetli Fotoiletkenlik Yöntemi ile Belirlenmesi
Gökhan YILMAZ1, Hamza CANSEVER1, H.Muzaffer ŞAĞBAN1, Mehmet GÜNEŞ1*,
Vladimir SIMIRNOV2, Friedhelm FINGER2
1
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 48000 Muğla/TURKEY
2
Forschungszentrum Jülich IEK-5 52425 Jülich/GERMANY
Hidrojenlendirilmiş amorf silisyum (a-Si:H) ve hidrojenlendirilmiş mikro-kristal silisyum (µc-Si:H) ince
film malzemeler çok eklemli güneş gözelerinde aktif bir şekilde kullanılmaktadır. Özellikle belirli bir
kristal hacim oranın üstündeki µc-Si:H malzemeler ışık altında elektronik bozunum etkisi (StaeblerWronski etkisi) göstermemesinden dolayı silisyum tabanlı fotovoltaik malzemeler içerisinde önemli bir
araştırma konusu oluşturmuştur[1]. Ancak atmosferik gazlar µc-Si:H filmlerin karanlık ve foto iletkenlik
özelliklerinin artmasına veya azalmasına neden olmaktadır. İletkenlik değişimleri geri
dönüşümlü(metastabilite) ya da geri dönüşümsüz(instabilite) olabilmektedir[2,3]. Malzemede oluşan
atmosferik koşullardan kaynaklı elektronik değişimler veya atmosferik yaşlanma olarak bilinen bu
problemin anlaşılması ve ortadan kaldırılması fotovoltaik uygulamaların teknolojiye aktarılmasının önünde
önemli bir sorun olarak durmaktadır. Bu çalışmada, pürüzsüz cam taban malzemeleri üzerine büyütülmüş
yaklaşık ~1000nm kalınlığındaki birbirinden farklı mikro yapılara sahip µc-Si:H film malzemelerde saf
oksijen gazı içerisinde yaratılan elektronik değişimleri karanlık iletkenlik, fotoiletkenlik ve İki demetli
fotoiletkenlik (Dual Beam Photoconductivity-DBP) yöntemleri ile incelenmiştir.
Çok katmanlı siliyum güneş pillerinde kullanılan soğurucu katman kalınlığı 1-2 m mertebelerindedir. Bu
kalınlıklarda silisyum film malzemelerde atmosfer gazlarından kaynaklı problemlerin optoelektronik yöntemlerle
incelenmesi için malzemelerin pürüzsüz cam taban üzerine büyütülmesi zorunludur. Fakat, belirtilen kalınlıklardaki
büyütülen silisyum malzemelerin pürüzsüz cam üzerine tutunması sorunludur, genellikle malzemeler kısa süre içinde
cam üzerinden soyulmaktadır. Bu sorunu aşmak için, pürüzsüz cam taban malzemeler önce 10-30nm kalınlığında
SiOx ara katmanı e-demet buharlaştırma yöntemi ile kaplanmıştır. Daha sonra, değişen silan gazı oranlarında
silisyum film malzemeler yüksek frekanslı plazma yardımlı kimyasal buhar fazdan büyütme tekniği (VHF-PECVD)
ile büyütülmüştür. Malzemelerin sahip oldukları kristal hacim oranları Raman spektrometresi aracılığı ile
belirlenmiştir. Uzun süreli laboratuar atmosferinde malzemelerin bekletilmesi ile kontrolsüz bir şekilde ve Kriostat
içinde saf oksijen gazında sabit sıcaklık altında bekletilerek kontrollü bir şekilde elektronik değişimler yaratılmıştır.
Yaratılan elektronik değişimlerin oda sıcaklığında ve yüksek vakum ortamında incelenmesinden sonra ısıl işlem
uygulanarak oluşan geri dönüşümlü (metastabilite) ve geri dönüşümsüz (instabilite) etkileri belirlenmiştir. Kararlıdurum fotoiletkenlik yöntemlerini uygulamadan önce, malzemelerin karanlık iletkenlik değerleri zaman bağlı olarak
kayıt altına alınmış ve sabitlendikten sonra ölçümler gerçekleştirilmiştir.
Uzun süreli (2yıl) laboratuar atmosferinde bekletilen malzemelerin ayrıntılı incelenmesinden sonra
gerçekleştirilen ısıl işlem sonunda ortaya çıkan elektronik değişimler karşılaştırılmıştır. Karanlık iletkenlik,
fotoiletkenlik ve DBP yöntemi ile elde edilen optik soğurma katsayısı bulgularında kayda değer değişimler elde
edilmemiştir. Literatürde incelenen ince malzemelerde birkaç mertebe değişimler rapor edilmesine rağmen, kalın
malzemelerin atmosfer koşullarından çok az etkilendikleri açıktır. Fakat, kriostat içinde yüksek saflıkta oksijen gazı
içinde bekletilen malzemelerde ise kayda değer elektronik değişimler bulunmuştur.
Kristal hacim oranını yüksek, Icrs>%20, µc-Si:H malzemelerde karanlık iletkenlik değerlerinde 1 mertebeye varan
ve fotoiletkenlik değerlerinde 4-5 kata varan artışlar belirlenmiştir. Buna karşılık, DBP yöntemi ile elde edilen optik
soğurma katsayısı spektrumunun düşük enerji bölgesinde kayda değer azalma ölçülmüştür. Karanlık iletkenlik ve
fotoiletkenlik bulgularındaki artma Fermi seviyesinin iletkenlik bandına doğru kayması sonucu oluşabildiği ileri
sürülmesine rağmen, optik soğurma katsayısı spektrumundaki azalma Fermi seviyesi altındaki enerjilerde yerelleşmiş
elektronlarla dolu elektronik kusur dağılımında bir azalmanın olduğunu ortaya koymaktadır. Bu sonuç oksijen
atomları tarafından belirli sayıda elektronik kusurların ortadan kaldırıldığını belirtmektedir. Amorf silisyum
malzemeler ise oksijen gazından kayda değer bir değişim ortaya koymamıştır. Oksijen gazı sonrası gerçekleştirilen
ısıl işlem sonrası ise, çok yüksek kristalli (Icrs>%70) silisyum film malzemelerde kısmen geri dönüşümsüz etki
oluşurken, diğer malzemelerde oluşan elektronik değişimler tamamen geri dönüşümlü olarak ortadan kaldırılmıştır.
Kaynakça
1. Staebler, D. L., Wronski, C. R. (1977), Reversible conductivity changes in Discharge Amorphous Si,Applied Physics Letter 31
(4)
2. Finger, F., Carius, R., Dylla, V., Klein, V., Okur, S., G.unes, M., (2003), Stability of microcrystalline..silicon for thin film solar
cell applications, IEE Proc.-Circuits Devices Syst., Vol. 150, No. 4, 300-3008
3. Günes, M., Cansever, H., Yilmaz, G., Smirnov, V., Finger, F., Klomfass, J., Brüggemann, R. (2011) Metastability effects in
hydrogenated microcrystalline silicon thin films investigated by the dual beam photoconductivity method. J Non-Cryst Solids
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P17
Kromofor Sistemlerinde Kuantum Transport
Hazan ÖZKAN, Özgür ÇAKIR
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü 35430,İZMİR
Çoklu kromofor sistemlerinde egzitonlar vasıtasıyla enerji transferi mekanizmaları araştırılmıştır. Yoğunluk
matrisi yöntemleri kullanılarak kuantum girişimin ve çevresel etkilerin enerji transferi verimliliği ve süreleri
üzerindeki etkileri incelenmiştir.Yapılan çalışmalar fotosentetik moleküllerde enerji transferinin modellenmesi
konusunda fikir vermektedir.
Sistem farklı enerji değerlerine sahip olan
reaksiyon
merkezlerinden
oluşmaktadır.
Merkezler elektronik bağlar yardımıyla
etkileşim halindedir. Egzitonlar aracılığıyla bu
bölgelerde enerji transferleri gerçekleşir.
Egzitonların merkezler arasındaki transfer
olasılıkları Coulomb etkileşimleri yardımıyla
hesaplanabilir.Ancak sisteme genel olarak
bakıldığında Redfield Teori ve Master
denklemleri kullanılarak egziton dinamiği
mikroskobik boyutlarda incelenebilir.Model
olarak yeşil kükürt bakterilerinde bulunan FennaMatthews-Olson (FMO) proteini örnek alınmıştır
ve
klorofil molekülleri arasındaki enerji
transferleri incelenmiştir.
Çevre ile sistem sürekli etkileşim halinde
olduğu için bu tek yönlü bir mekanizmanın
oluşmasına neden olur ve çevredeki
değişiklikler dalga denkleminin yapısını da
değiştirmeye başlar.Bu durum zamanla
girişimin yok olmasına ve sistemde bilgi
kaybına neden olur.
Değişiklikleri matematiksel olarak ifade
edebilmek için öncelikle Bloch denklemler
kullanılarak yoğunluk matrisi Pauli matrisler
cinsinden belirlendi. Redfield Teori ve Master
denklemlerinin Lindblad formu yardımıyla
sistem modellendi. Denklemin Hamiltonian
kısmı enerjiler ve merkezler arasındaki geçişler
Lindblad kısmı ise sistemin düzensizliğe geçişi
ve transfer olasılıklarının yorumlanmasını
sağladı.
Yoğunluk matrisinin diagonal olmayan
terimleri kuantum uyumluluğu hakkında bilgi
verirken, girişim bozuldukça diagonal olmayan
terimler de kaybolmaya başladı.Bu durum
aynı zamanda sistemin saf halden karmaşık
hale geçmeye başladığını görmemizi sağladı.
Şekil 1: Bloch vektörlerin zamana bağlı
değişimi (nx= mavi, ny= kırmızı, nz= sarı)
Master denklemleri Laplace dönüşümü
yardımıyla çözüldükten sonra sistemin zaman
içerisindeki değişimini gösteren Bloch
vektörler Bloch küre üzerinde incelendi.Bu
sayede çevrenin sistem üzerindeki etkileri
gözlemlendi. Zamanla diagonal olmayan
bölümdeki nx ve ny vektörleri yok olurken,
diagonal kısımdaki nz vektörü de küçülürek
orijine yaklaştığı sistemin karmaşık bir duruma
geçtiği görüldü.
1.
2.
Kaynakça
Environment – assisted quantum transport
(New
Journal
Physics-2009
Patrick
Rebentrost, Masoud Mohseni, Ivan Kassal,
Seth Lloyd, Alan Aspuru-Guzik)
Quantum Entanglement in photosynthetic
light-harvesting complexes (Nature Physics
2010 Mohan Sarovar, Akihito Ishizaki,
Graham R. Fleming, Birgitta Whaley)
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P18
TiO2 Schottky Diyot Fotodedektör
Irmak Karaduman1, Özlem Barin1, Dilber Esra Yıldız2, Selim Acar1
Gazi Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara
Hitit Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü,19030, Çorum
1
2
İnsan sağlığı için zararlı olan Ultraviyole (UV) ışınlarının tespit edilmesinde, UV fotodedektörler önemli bir rol
oynamaktadır. Fotodedektörler son yıllarda önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. UV fotodedektörlerin
yüksek sıcaklık yangın algılama optik haberleşme, vericilerin kalibrasyonu, duman algılama, hava kalitesi izleme
vb. alanlarda önemli uygulamaları vardır. Bu foto dedektörleri tasarımında temel olarak yüksek hassasiyet,
yüksek hız, duyarlılık ve düşük maliyetli tasarım özellikleri dikkate alınmaktadır. Geleneksel olarak GaN, elmas
ve SiC temelli malzemeler UV fotodedektörler çalışılmaktadır. Ancak bu materyallerin yüksek maliyet ve düşük
duyarlılık gibi dezavantajları bulunmaktadır. Son yıllarda TiO2 malzemeler sahip oldukları kimyasal ve fiziksel
özelliklerle fotodedektör çalışmalarında hız kazanmışlardır. Bu malzemeler oldukça fotoaktif özellik
sergilemektedirler [1]. UV ışık, serbest elektron-deşik çiftinin yoğunluğunu arttırmakta ve akımda değişim
gözlenmesine yol açmaktadır.
Bu çalışmada atomik tabaka biriktirme
metoduyla TiO2 tabanlı Schottky diyot
üretilmiştir. Üretilen numunenin fotodedektör
parametreleri incelenmiştir. UV ışık altında
(254 nm dalgaboylu) fotoakım ölçümleri
yapılmıştır. UV ışık altında akım-gerilim
karakteristikleri, tekrarlanabilirlik, tepki ve
yanıt sürelerinin değişimleri incelenmiştir.
Şekil 1. UV ışık altında zamana karşı fotoakım
değişimleri
Kaynakça
1. Xie Y., Wei L., Wei G., Li Q., Wang D., Chen Y., Yan S., Liu G., Mei L., Jiao J., Nanoscale Research Letters
2013,8:188
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P19
Heteroeklem Tabanlı Gaz Sensörleri
Mehmet Demir1, M.Mürşit Sincar1, Irmak Karaduman1, Dilber Esra Yıldız2, Selim
Acar1
Gazi Üniversitesi,Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara
Hitit Üniversitesi,Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 19030, Çorum
1
2
Metal oksit yarıiletkenler, gaz sensör materyali olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gaz sensörü
çalışmalarında yoğun olarak metal oksit (TiO2, ZnO, SnO2,HfO2) yapılar kullanılmaktadır. Metal oksit
malzemelerin temel çalışma prensipleri gazların yüzeyde adsorplanmasıyla yüzey elektriksel dirençlerinin
değişimidir. Bu tip gaz sensörlerinin yüksek sıcaklıklarda çalışmaları ise en büyük dezavantajlarıdır. Çalışma
sıcaklığını düşürmek için çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Bu yöntemlerin başında heteroeklem yapılar
gelmektedir. Heteroeklem yapıların duyarlılığı arttırdığı literatür çalışmalarında görülmektedir [1-3].
Bu çalışmada atomik tabaka biriktirme
metoduyla
Al/TiO2/Al2O3/p-Si
ve
Al/HfO2/Al2O3/p-Si
Schottky
diyotlar
üretilmiştir. Üretilen numunelerin NO2 ve CO2
gazlarına karşı gaz algılama parametreleri
incelenmiştir. 25-150 0C aralığında farklı gaz
konsantrasyonlarında ölçümler alınmıştır.
Artan
gaz
konsantrasyonuyla
direnç
değişiminde artış gözlenmiş, numuneler farklı
konsantrasyonlar altında seçici, kararlı ve
tekrar edebilen özellik göstermişlerdir. Aynı
zamanda 1500C sıcaklıktan itibaren HfO2
numune NO2 gazına karşı anormal iletkenlik
değişimi sergilemiştir [Şekil 1]. Bu anormal
değişim, yüzey stokiyometrisinin değişimi ile
açıklanmaktadır [4].
Şekil 1. Sıcaklığa bağlı direnç değişimi
Kaynakça
1. Hu Y., Zhou X., Qiang Han, Quanxi Cao, Yunxia Huang, Materials Science and Engineering B99 (2003)
41/43
2. Dhawale D.S., Salunkhe R.R., Patil U.M., Gurav K.V., More A.M., Lokhande C.D., Sensors and Actuators B
134 (2008) 988–992
3. Ling Z., Leach C., Sensors and Actuators B 102 (2004) 102–106
4. Capone S., Rella R., Siciliano P., Vasanell L., Thin Solid Films 350 (1999) 264-268
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P20
Structural, Electrical and Optical Characterization
of In GaN Layers Grown by Movpe
Mehmet Tamer, M. Kemal Öztürk , Ali Gültekin, Süleyman Özçelik, Ekmel Özbay
Educatıon Faculty, Zirve University , 27000/Gaziantep
Department of Physics, Gazi University, Teknikokullar, 06500 Ankara, Turkey
Nanotechnology Research Center, Bilkent University, 06800 Ankara, Turkey
We present a study on n-type ternary InGaN layers grown by atmospheric pressure metalorganic vapour phase epitaxy
(MOVPE) on GaN template/(0001) sapphire substrate. An investigation of the di®erent growth conditions onn-type
InxGa1¡xN (x = 0:06 ¡ 0:135) alloys was done for a series of ¯ve samples. Structural, electrical and opticalproperties were
characterized by a high resolution x-ray di®raction (HRXRD), Hall e®ect and photoluminescence (PL).Experimental
results showed that the di®erent growth conditions, namely the substrate rotation (SR) and the change of total H2 °ow
(THF) a®ect importantly properties of InGaN layers. This case can be clearly observed from analysis results. When the SR
speed decreased, the HRXRD scan peak of the samples shifted along higher angle. Therefore, the increasing in the SR
speed changed important structural properties of InGaN alloys such as the peak broadening,values of strain, lattice
parameters and defects including tilt, twist and dislocation density. From PL results it is observed that the growth conditions
can be changed to control the emission wavelength and it is possible to shift the emission wavelength towards the green.
Hall E®ect measurement has showed that the resistivity of the samples changes dramatically when THF changes.
In recent years, the nitride semiconductors have
been widely used in opto-electronic and microelectronic device fabrication.[1;2] The group-III nitrides, InN, GaN and AlN form the active layers for
the (Al, In) GaN-based light emitting diodes (LEDs)
and laser diodes (LDs) whose emission wavelength
ranges from green to ultraviolet light. Due to their
wide band gap InGaN alloys are the basis for the fabrication of green{blue LEDs, either with simple p/n
junction or with quantum well structures. The larger
the In molar fraction and the smaller the bandgap.
The emission shift from ultraviolet in the case of very
low In content (< 0:03) to green when the In fraction
is larger (> 0:2). Several growth parameters a®ect
the ¯nal In/Ga ratio in the epilayers.[3¡5] Therefore,
in this study the In fraction in the crystal, determined
by high resolution x-ray diffraction (HRXRD), is varied by imposing different growth parameters.
Namely, we examined the samples grown under
di®erent total H2 °ow (THF) and substrate rotation
(SR). Few literature exist about the e®ect of these
parameters on the electrical and structural properties.
The HRXRD measurements were performed by D8Discover diffractometer equipped on the primary side
with a Ge(220) monochromator. Resistivity and Hall
effect measurements were carried out by the vander
Pauw method as a function of temperature, using
square shaped (5£5 mm2) samples with four contacts
in the corners. Either evapourated or annealed indium
dots were deposited on the samples, and their ohmic
behaviour was con¯rmed by the current{voltage characteristics. The measurements were made at different
steps over temperature range 200{350 K using a Lake
Shore Hall effect measurement system (HMS). Room
temperature photoluminescence was measured using
a standard set-up and He{Cd laser excitation
operating at 325 nm.The SR a®ects importantly
structural, electronic and optical properties of InGaN
layers. It was observed that the HRXRD peaks of
samples shifted towards lower angle, when the SR
speed increased. The increase in the SR speed
changes other structural properties such as strain,
lattice parameter and In content. This case a®ects the
electrical and optic properties. Mosaic structure is not
an important change in defects, and it improves the
quality of crystal structure with SR speed especially.
It was also observed that as THF increases, the main
PL peak towards lower wavelength and the electrical
resistivity reduces suddenly and it exhibits metallic
behaviour with very slightly depending on
temperature. THF showed more effciency than SR on
above properties.
References
1. Huyal O, Ozel T, Koldemir U, Nizamoglu S, Tuncel D and Demir H V 2008 Optics Express 16 1115
2. Ozel T, Sari E, Nizamoglu S and Demir H V 2007 J. Appl. Phys. 102 113101
3. Korcak S, Ozturk M K, Corekci S, Akaoglu B, Yu H, Cak- mak M, Saglam S, Ozcelik S and Ozbay E 2007 Surface
Science 601 3892
4. Bosi M and Fornari R 2004 J. Cryst. Growth 265 434
5. Fornari R, Bosi M, Avella M and Martin Jimenez 2002 J. Semiconducting and Insulating Materials 12th Interna-tional
Conference, 30 June{5 July p76
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11NİSAN 2014
P21
GaAs (211)B Hazır Tabanının Yüzey İncelemesi
Mustafa POLAT, Elif ÖZÇERİ, Yusuf SELAMET
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430 İzmir
Ticari olarak büyütmeye hazır alınabilen GaAs tabanının yüzey inceleme çalışmalarına literatürde fazla
derecede rastlamak mümkündür [1-5]. Hazır olarak satın alınan GaAs taban üzerine Moleküler Işın Demeti
Epitaksi (MBE) yardımıyla herhangi bir yapı veya katman büyütülmeden önce detaylı şekilde incelenmesi
gerekmektedir. Bu çalışmanın temelinde ticari olarak satın alınan GaAs (211)B tabanının yüzey
karakterizasyonu X-Işınları Kırınımı (XRD), X-Işınları Spektroskopisi (XPS) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu
(AFM) cihazları yardımıyla kimyasal işlem öncesi ve sonrası olmak üzere detaylı şekilde incelenmiştir.
Son yıllarda gelişen teknoloji ile birlikte
Galyum Arsenit (GaAs) tabanlar Moleküler
Işın Demeti Epitaksi (MBE), Organik Metal
Kimyasal Faz Epitaksi (MOVPE) ve Sıvı Fazı
Epitaksi (LPE) gibi kristal büyütme yöntemleri
için büyütmeye hazır şekilde ticari olarak
bulunabilmektedir. Bu kristal büyütme
yöntemleri arasında Moleküler Işın Demeti
(MBE) yöntemi düşük sıcaklık, çok düşük
basınç ve kontrollü büyütme yapılabilmesi ile
öne çıkmaktadır [6]. MBE yöntemiyle
büyütme yapılabilmesi için kullanılan hazır
tabanın yüzeyi de diğer büyütme yöntemlerine
oranla daha temiz ve daha kusursuz olmalıdır.
Ticari olarak satılan GaAs tabanlar büyütmeye
hazır olarak üretilirken yüzeyi korumak için
büyütülen oksit katmanın yapısı ve içeriği
detaylı olarak incelenmelidir. MBE yardımıyla
büyütmelerde taban üzerine büyütülen
katmanın taban kalitesiyle doğru orantılı
olduğu düşünülürse tabanın kristal kalitesi ve
yüzeyin incelemesi son derece önemlidir. Bu
çalışmada taban yüzeyindeki oksit yapısı,
tabanın kristal kalitesi ve pürüzlülük değerleri
kimyasal işlemler öncesinde ve sonrasında XIşınları
Kırınımı
(XRD),
X-Işınları
Spektroskopisi (XPS) ve Atomik Kuvvet
Mikroskobu (AFM) yardımıyla karakterize
edilmiştir.
Şekil 1. GaAs (211)B taban haritası (arcsec cinsinden)
Yukarıda Şekil 2’de GaAs (211)B hazır
tabanına ait bir taban haritası (wafer map)
gösterilmektedir. Tabanın kristal kalitesi 18.54
arsec ile 20.88 arcsec arasında değişmektedir.
Buradan hareketle bu taban üzerine
büyütülecek katmanın kristal kalitesinin
değerlendirmesi yapılabilir.
Şekil 2. GaAs (211)B taban haritası (arcsec cinsinden)
Kaynakça
.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Rei Vilar, M., et al., Characterization of wet‐etched GaAs (100) surfaces. Surface and interface analysis, 2005.
37(8): p. 673-682.
Allwood, D., et al., Characterization of oxide layers on GaAs substrates. Thin Solid Films, 2000. 364(1): p. 33-39.
Surdu-Bob, C., S. Saied, and J. Sullivan, An X-ray photoelectron spectroscopy study of the oxides of GaAs.
Applied surface science, 2001. 183(1): p. 126-136.
Massies, J. and J. Contour, Substrate chemical etching prior to molecular‐beam epitaxy: An x‐ray photoelectron
spectroscopy study of GaAs {001} surfaces etched by the H2SO4 ‐H2O2‐H2O solution. Journal of applied physics,
1985. 58(2): p. 806-810.
Sadowska, D., et al., Optimisation of the epi-ready semi-insulating GaAs wafer preparation procedure. Vacuum,
2003. 72(3): p. 217-223.
Knodle, W.S. and R. Chow, Molecular Beam Epitaxy: Equipment and Practice. Handbook of Thin Film
Deposition Processes and Techniques, 2001: p. 381.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11NİSAN 2014
P22
Pürüzlü Cam Yüzeye Büyütülmüş n-Tipi Mikrokristal İnce Film Malzemelerde
Saf Su ve Beyaz Işık ile Yaratılan Metastabilite Etkilerinin Fotoiletkenlik
Yöntemleri ile İncelenmesi
H. Muzaffer Sagban 1 , Mehmet Güneş1 , Vladimir Smirnov2 , Friedhelm Finger2
1
Mugla Sitki Koçman University, Faculty of Sciences, Physics Department, Kötekli Yerleskesi, 48000
Muğla, Turkey 2 Forschungszentrum Jülich, IEK-5 Photovoltaik 52425 Jülich ,German
Kısmen n-tipi elektriksel iletkenlik özelliği
gösteren amorf ve mikrokristal silisyum ince film
malzemeler “çok yüksek frekanslı plazma yardımlı
kimyasal buhar fazdan büyütme (VHF-PECVD)
tekniği kullanılarak değişik silan (SiH 4) ve hidrojen
(H2) gaz karışımı oranları kullanılarak pürüzlü cam
taban malzemesi üzerine büyütülmüştür. Malzeme
büyütme işleminden sonra iletkenlik ölçümleri için
paralel gümüş metal kontaklar buharlaştırma yöntemi
ile
oluşturulmuştur.
İletkenlik
ölçümlerinde
kontakların Ohmik özellik gösterdiği gerilim sınırları
içinde dc gerilimi uygulanmıştır.
Malzemelerde,
o
80 C saf su içinde ve oda sıcaklığına vakum ortamında
beyaz ışık altında yaratılan elektronik değişimler (
karanlık ve fotoiletkenlik artışları veya azalmaları)
karanlık iletkenlik, foto iletkenlik ve iki demetli
fotoiletkenlik
(DBP)
yöntemleri
kullanılarak
incelenmiştir. Ölçümlerin hepsi oda sıcaklığında ve
yüksek
vakumlu
Cryostat
kullanılarak
gerçekleştirilmiştir.
Saf su içinde bekletilen yüksek kristal hacim oranına
ve düşük kristal hacim oranına sahip malzemelerin
karanlık ve fotoiletkenlik değerleri ciddi bir azalma
gösterirken DBP yöntemi ile elde edilen relatif
soğurma katsayısı spekturumunda herhangi bir kayda
değer azalma ya da artma gözlenmemiştir. Elde edilen
bu veriler doğrultusunda Fermi seviyesinin altındaki
enerjilerde yerelleşmiş elektronlarla dolu elektronik
kusur yoğunluklarında bir değişim olmadığını
belirtmektedir.
Karanlık
ve
fotoiletkenlik
değerlerindeki azalmanın ise malzeme yüzeyinde
biriken elektrik yüklerinin sebep olduğu enerji
bantlarındaki bükülmeler sonucu Fermi seviyesinin
iletkenlik bandından uzaklaşması sonucu olduğu
anlaşılmıştır(1,2). Hiç kristal hacim oranı içermeyen
amorf silisyum malzemenin ise saf su içinde bekletme
sonucunda elektronik ve optoelektronik özelliklerinde
kayda değer değişimin olmadığı bulunmuştur.
Beyaz ışık altında bekletilen malzemelerde ise,
amorf silisyum malzemenin karakteristik StaeblerWronski etkisi sonucu fotoiletkenlik değerleri kayda
değer azalma gösterirken, DBP yöntemi ile ölçülen
relatif optik soğurma katsayısı spekturumu düşük
enerjilerde kayda değer artış göstermektedir. Bu
sonuçlar, ışık ile amorf silisyum malzeme içinde yeni
elektronik kusurların yaratıldığını ve literatürdeki
bulguları teyid eder neticesindedir. Işık altında
bekletilen mikrokristal silisyum malzemelerde ise son
derece az fotoiletkenlik kaybı olmasına rağmen DBP
spekturumunda kayda değer değişim gözlenmemiştir.
Bu bulgular, belirli kristal hacim oranına sahip
mikrokristal silisyum malzemelerin Staebler-Wronski
etkisi göstermediği doğrulamaktadır. Saf su ve ışık
altında yaratılan elektronik değişimler tamamıyla geri
dönüşümlü olup, 430 K’de ısıl işlem uygulandığında
ortadan kalkmaktadır. Genellikle pürüzsüz cam üzerine
büyütülmüş malzemeler kullanılarak incelenen bu
metastabilite etkilerinin bu çalışma ile pürüzlü cam
üzerine büyütülmüş malzemelerde de incelenmiştir.
Kaynakça:
1. M.Günes, H.Cansever, G.Yilmaz, H.M.Sagban, V.Smirnov, F.Finger, R. Brüggemann, Canadian Journal of Physics, 2014
(in
press).
2. M.Günes, H.Cansever, G.Yilmaz, V. Smirnov, F.Finger, R. Brüggemann, J.Non-Crystalline solids, 358, p. 2074 (2012)
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P23
Tek Çekirdekli Kobalt (III) Komplekslerinin Sentezi ve Karakterizasyonu
Nil Görkem Arın¹ Elif Gungor¹
Balıkesir Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü,10145, Balıkesir, Türkiye
Üç dişli baz ligandı (HL1,HL2) ve bunun Co(III) kompleksleri, [Co(HL1)(L1)] (1) ve [Co(HL2)(L2)] (2)
[HL1=2-((E)-(2-hydroxyethylimino)methyl)-4-chlorophenol
ve
HL2
=
2-((E)-(2hydroxyethylimino)methyl)-4-bromophenol] sentezlendi ve spektroskopik yöntemlerle karakterize edildi.
Kompleks 1 ve 2’nin kristal yapıları , 100K’de tek kristal kırınım yöntemiyle belirlendi. Her iki kompleks
trigonal kristal sistemde , R3 uzay grubuna kristallenmiştir. Her bir kobalt(III) atomu, iki imin azot atomu
(N1 ve N2), iki phenoxo oksijen atomu (O2 ve O4) ve alkolik oksijen atomu (O1 ve O3) ile bozulmuş
oktahedral geometriye sahiptir. Kompleks 1 ve 2’nin kristal yapısında komşu moleküller O-H• • •O
hidrojen bağları ile birbirine bağlanmaktadır ve yıldız şeklinde bir paketlenme oluşturmaktadır.
Schiff bazları, koordinasyon kimyasında
uygulama alanı çok olan ligandların önemli bir
sınıfını oluşturmaktadır. Schiff bazları ve
bunların
metal
komplekslerinin
pratik
hayatımızdaki önemi de gün geçtikçe
artmaktadır.
Bunlar
boyar
maddelerin
üretiminde , kozmetikte ,tarım alanında ,
polimerlerin üretiminde ,plastik sanayisinde
,elektronik endüstrisinde , uçak sanayisi gibi bir
çok sanayi dalında kullanılmaktadır.İlginç
yapısal ve manyetik özellikler gösteriyor
oluşları , geniş kullanım alanlarına sahip
olmalarında büyük rol oynamaktadır.
Şekil 1: Kompleks 1’in hidrojen bağlarıyla oluşturduğu
yıldız şeklindeki paketlenmesi
Kaynakça
1. Y. Yahsi, H. Kara, L., Sorace, O. Buyukgungor, “Mono- and dinuclear Fe(III) complexes with the N202
donor 5-chlorosalicylideneimine ligands; synthesis, X-ray structural characterization and magnetic
properties”, Inorg. Chim. Acta, 366, 191-197 (2011).
2. R. Kurtaran, S. Odabasioglu, A. Azizoglu, H. Kara, O. Sevi, O. Atakol, Cent. Eur. J. Chem. 7, 402–409
(2009).
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 5 NİSAN 2013
P24
Kuantum Mekaniğindeki 1 Boyutlu N – Simetrik Bariyer Tünellemesinin
Yeniden İncelenmesi
Özer Özdal
İzmir Yüksek teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430,İZMİR
N sayıda simetrik kuantum bariyer potansiyeli için, propagation matriks metodu çalışılmıştır. Grafiksel
çözümler tünelleme olayının incelenmesine ve özelliklerinin belirlenmesine imkan sağlamıştır.
Parçacıkların bariyer engellerinden geçişi
sonucunda, enerji seviyelerinin ayrılması
önemli bir kuantum mekaniksel etkidir. Bu
etkinin sonuçları parçacık dedektörleri için
filtre modelleme, yarı iletken malzemelerden
elektron
geçişi
gibi
birçok
alanda
kullanılmaktadır.
Yapmış olduğumuz çalışmada 1 boyutlu N –
simetrik
kuantum
bariyer
potansiyeli
propagation matriks yöntemiyle yeniden ele
alındı. İlk olarak eV0 enerjili ve L kalınlığında
1 boyutlu bariyer potansiyeli analiz edildi.
Kuantize edilmiş enerjileri sağlayan analitik
ifadeler yeniden bulundu. Buna ek olarak
rezonans tünellemesi çalışıldı. Potansiyel
bariyerlerinde kuantum tünellemesi analiz
edilerek mevcut çalışmalar ile karşılaştırılması
yapıldı. [1] – [4]
Daha sonra MATLAB programı ile 1
boyutlu N – simetrik kuantum bariyer
potansiyelinden parçacıkların geçiş olasılıkları
ve enerji bant yapıları analiz edildi. Toplam 30
nm uzunluğundaki 1 nm kalınlığında grafen ve
1nm kalınlığındaki bor nitrit heteroyapısından
elektron
geçişi
MATLAB
programı
kullanılarak analiz edildi.
Son olarak belli bir enerjiye sahip
parçacıklar için kuantum mekaniksel bir
filtrenin nasıl tasarlanacağına dair önerilerde
bulunuldu.
Kaynakça
1. R. Eisberg and R. Resnick, Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles, 2nd Ed.
John Wiley, 1985.
2. N. Zettilli, Quantum Mechanics: Concepts and Applications, 2nd Ed. Wiley Publication, 2009
3. Enrique Peacock-L´opez, Exact solutions of the quantum double square well potential, 2006
4. Zhi Xiao, Shi-sen Du, and Chun-Xi Zhang, Revisiting 1-Dimensional Double-Barrier Tunneling in
Quantum Mechanics, 2012
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11NİSAN 2014
P25
HFO2 Schottky Diyot Yapıların Gaz Algılama Parametrelerinin
İncelenmesi
Özlem Barin 1, Irmak Karaduman1, Dilber Esra Yıldız2, Selim Acar1
Gazi Üniversitesi,Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara
Hitit Üniversitesi,Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 19030, Çorum
1
2
Artan dünya nüfusu, gelişen teknoloji, doğal kaynakların bilinçsiz tüketilmesi, motorlu taşıtlar ve yüksek
sıcaklıklarda yanma süreçlerine sahip endüstriler hava kirliliğini arttıran en önemli kaynaklar arasındadır.
Karbonmonoksit (CO), Karbondioksit (CO2)
gibi gazlar hava kalitesini olumsuz etkileyen
kirleticilerin başında gelmektedir. Kabul
edilebilir eşik değerleri CO 2 için 5000 ppm ve
CO için 50 ppm’dir [1]. Atmosferik
kirleticilerin konsantrasyonlarının ölçülmesi ve
hava kirliliğinin önlenmesi için gaz
sensörlerinin önemi gittikçe artmaktadır.
Geleneksel gaz sensörü çalışmaları SiO2, TiO2,
ZnO ve SnO2 gibi yarıiletken malzemelerle
yapılmaktadır. Ancak HfO2 malzemeler sahip
oldukları kimyasal ve fiziksel özellikler ile gaz
sensörü uygulamalarında öncü malzeme
olacaklarını
göstermişlerdir
[2-4].
Bu
çalışmada atomik tabaka biriktirme metoduyla
Al/HfO2/Al2O3/p-Si
Schottky
diyot
üretilmiştir. Üretilen numunenin CO gaz
algılama parametreleri incelenmiştir. 25-1500C
aralığında farklı gaz konsantrasyonların
ölçümler alınmıştır. HfO2 malzemelerin artan
gaz konsantrasyonuyla direnç değişiminde
artış, farklı konsantrasyonlar altında seçici,
kararlı ve tekrar edebilen özellik sergilediği
gözlenmiştir. Maksimum direnç değişimi
1500C’ de elde edilmiştir [Şekil 1]
Kaynakça
1. http://www.baskentsaglik.com/gaz-olcumu/
2. Wang Y.,. Yeow J.T. Senior W.,Member IEEE
SENSORS 2008 Conference
3. Capone S., Leo G., Rella R., Siciliano P.,
Vasanelli L., Alvisi M., Mirenghi L., Rizzo A., J.
Vac. Sci. Technol. A 16(6) Nov/Dec 1998
4. Durrani S.M., Al-Kuhaili M.F., MateR. Chem.
and Phys. 109 (2008) 56-60
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P26
CdCl2 Ortamında Isıl İşlem Süresinin CdS/CdTe ince film güneş pillerinde
Voc ve Isc parametrelerine etkisi
Şadan ÖZDEN1, Habibe BAYHAN1, Jonathan D. MAJOR2, Adem DÖNMEZ1,
Murat BAYHAN1, Yasemin ALTINAY1 ve Ken DUROSE2
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla, TÜRKİYE
Liverpool Üniversitesi, Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsü, Liverpool, İNGİLTERE
1
2
CdCl2 ortamında ısıl işlem uygulanması CdTe tabanlı aygıtlarda gerek yapısal gerekse elektriksel
özellikleri iyileştiren en önemli büyütme sonrası işlemdir. Bu teknikle güneş pili performansında önemli
gelişmeler sağlanmış ve CdTe tabanlı fotovoltaik uygulamalar yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu
çalışmada büyütme işlemi sonrası hiçbir işlem görmemiş, sadece oksijen ortamında işlem görmüş ve farklı
sürelerle CdCl2 ortamında ısıl işlem görmüş CdTe güneş pili örnek grupları açık devre voltajı (V oc) ve kısa
devre akımı (Isc) değerleri göz önüne alınarak incelenmiştir. Sonuçlar belirli sürelerde ısıl işlem
uygulanmasının bu değerleri arttırdığını ve dolayısıyla ışık altındaki verimin arttığını göstermektedir.
Bu çalışmada Liverpol Üniversitesi Stephenson
Yenilenebilir Enerji Enstitüsünde üretilen
CdS/CdTe güneş pilleri incelenmiştir. Büyütme
sonrası bir örnek grubu hiç bir ısıl işleme tabi
tutulmamış (AG), bir grup sadece oksijen
ortamında ısıl işleme tabi tutulmuş (HT) ve
diğer örnek gruplarına sırası ile 20, 40, 60, 100,
120, 145, 180 dakika süre ile CdCl2 ortamında
ısıl işlem uygulanmıştır. Aydınlık altındaki
akım voltaj karakteristikleri Muğla Sıtkı
Koçman Üniversitesi Fotovoltaik Malzeme ve
Aygıt laboratuarında Keithley 236 I –V ölçüm
sistemi kullanılarak oda sıcaklığında alınmıştır.
Şekil 1’de verilen aydınlıkta alınmış akım –
voltaj karakteristiğinden de görüleceği üzere en
düşük Voc ve Isc değerlerine sahip örnekler AG
ve sonrasında HT örneklerdir. CdCl2 ortamında
işlem gören örneklerde 20 dakikalık örnekten
başlamak üzere Voc ve Isc değerleri artmış,
I – V karakteristiği iyileşmiş (artan dolum faktörü)
ve 145 dakika süre ile işlem gören örnekte en
yüksek değerlere ulaşılmıştır. İşlem süresi daha
fazla arttırıldığında ise 180 dakika süre ile işlem
görmüş örnekte görülebileceği üzere bu değerler
tekrar düşmektedir.
6.0x10-3
4.0x10
AG
HT
20m
40m
60m
100m
120m
145m
180m
-3
2.0x10-3
I (A)
CdTe, güneş spektrumuna uygun yasak enerji
bant aralığı ve yüksek soğurma katsayısı gibi
özellikleri nedeniyle ince film güneş pili
teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Büyütme sonrası CdCl2 ortamında yapılan ısıl
işlemin; (i) tanecik boyutlarını büyütme (ii)
CdTe ve CdS ara yüzeyinde enerji bant geçişini
iyileştirmesi
(iii)
tuzak
durumlarını
pasifleştirerek yük taşıyıcı yaşam süresini
arttırması
gibi
başlıca
etkileri
bulunmaktadır[1].
0.0
-2.0x10-3
-4.0x10-3
-6.0x10-3
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
V (V)
Şekil 1: İncelenen 9 örnek için aydınlık altında I- V
karakteristikleri
CdTe tabanlı aygıtlarda CdCl2 işlemi süresi veya
miktarına bağlı olarak önce (Cl+Te – V2-Cd)- yapısının
oluştuğu ve bu yapının bir alıcı şeklinde davranarak
boşluk konsantrasyonunu arttırdığı daha sonra artan
klor konsantrasyonun bu taşıyıcıları da nötralize
ederek tekrar verimi düşürdüğü literatürdeki
çalışmalardan bilinmektedir [2]. Sonuçlar bu
durumla ilişkilendirilmiştir.
Kaynakça
1. C.S. Ferekides and D.L. Morel, “Process Development for High VOC CdTe Solar Cells”, NREL Subcontract
Report NREL/SR-5200-51605 (2011).
2. Y.Y. Proskuryakov, K. Durose, J.D. Major, M.K. Al Turkestani, V. Barrioz, S.J.C. Irvine, E.W. Jones, "
Doping levels, trap density of states and the performance of co-doped CdTe(As,Cl) photovoltaic devices",
Solar Energy Materials and Solar Cells, 93 (9), 1572–1581 (2009).
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P27
Islak Kimyasal Aşındırma ve Oksit Katman Kaldırma İşlemleri Sonrası GaAs(211)B
Yüzeyinin Raman Spektroskopisi Analizi
Selin ÖZDEN, Enver TARHAN ve Yusuf SELAMET
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü, 35430 Urla-İzmir
Bu çalışmada 625±25 µm kalınlığındaki katkısız büyütmeye hazır (epiready) GaAs(211)B tabanları farklı oranlarda
hazırlanan H2SO4:H2O2:H2O karışımları farklı sürelerde uygulanarak temizlendi. Ek olarak; HF: H2O karışımı iki farklı oranda
uygulanarak GaAs(211)B tabanlarındaki oksit katman kaldırma çalışmaları yapıldı. Kimyasal işlemlerden geçen GaAs
tabanlarının yüzey morfolojileri optik mikroskop yardımıyla görüntülendi ve titreşim modları Raman Spektroskopisi
kullanılarak gözlendi. Ayrıca, kimyasal aşındırma işlemi sonrasında kusur yapılarını incelemek için oda sıcaklığında Ar (+) lazer
kullanılarak Raman haritalama yöntemi gerçekleştirildi.
işlemi öncesinde 201 cm-1’de Ga2O3’e ait fonon modu
gözlendi. Ayrıca 166 cm-1’de gözlenen pik HF:H2O
karışımının yüzeyde As çökeltilerinin oluşturduğu
sonucuna varıldı (Şekil 1). Ayrıca kusur yapılarını
incelemek için örneğin belirlenen bölgelerinde Raman
haritalama yöntemi kullanılarak piklerin şiddet
değişimleri gözlendi (Şekil 2).
3000
1100
Deneysel Data
Lorentzian Fit Egrisi
Deneysel Data
Lorentzian Fit Egrisi
1000
272,8
900
263,7
INTENSITY (a.u)
INTENSITY (a.u)
GaAs(211)B tabanları büyütmeye hazır olarak satın
alınabilse de, büyütme öncesinde yüzeyde meydana
gelen kusur ve kirliliklerin azaltılması, ayrıca koruyucu
oksit katmanın kaldırılması gerekmektedir. GaAs
tabanlarını büyütmeye hazırlamak için genellikle ıslak
kimyasal aşındırma işlemi kullanılmaktadır. Islak
kimyasal aşındırma işlemi; tabanın ilk önce aseton ve
metanol yardımı ile temizlenmesini, ardından ise bazik
ve ya asidik karışımlar ile yüzeyin aşındırılmasını içerir.
GaAs tabanlarını aşındırmak için genellikle asidik bir
karışım olan H2SO4/H2O2/H2O [1] ve ya bazik bir
karışım olan NH4OH/H2O2/H2O [2] kullanılmaktadır.
Koruyucu oksit katmanı kaldırmak için ise genellikle
HF/H2O kullanılmaktadır [3]. Yapılan bu çalışmada
büyütmeye hazır GaAs(211)B tabanları, büyütme
öncesi yüzeyde oluşan organik kirlilikleri ve yüzey
kusurlarını azaltmak amacıyla farklı oranlarda
hazırlanmış H2SO4/H2O2/H2O karışımı ile aşındırıldı.
Yüzeydeki koruyucu oksit katmanı kaldırmak amacıyla
ise iki farklı oranda hazırlanan HF: H2O karışımı
uygulandı.
GaAs(211)B
tabanlarına
uygulanan
kimyasal işlemlerin ardından yüzeyde meydana gelen
kusurlar ve titreşim modları Raman Spektroskopisi
yardımıyla gözlendi. GaAs(211)B örneklerine ait
Raman spektrumlarında enine optik(TO) fonon modu
267 cm-1’de, boyuna optik (LO) fonon modu 290.5 cm1
’de ve yüzey optik fonon modu (SO) ise 279.0 cm-1’de
gözlenmektedir
[4].
Yapılan
çalışmalarda
H2SO4/H2O2/H2O ve HF:H2O karışımı ile aşındırılmış
örneklerin bazı bölgelerinde TO fonon modunun 268
cm-1’deki As2O3’e ait pik ile üst üste gelmesi sonucu
LO fonon moduna kıyasla pik şiddetinin arttığı
gözlendi. Bu durum, H2SO4/H2O2/H2O karışımının
yüzeyde oksitlenmeye neden olduğu ve HF:H2O
karışımının koruyucu oksit katmanı homojen olarak
kaldıramadığını göstermektedir. Oksit katman kaldırma
800
700
600
265,2
265,182
2000
289,879
1000
500
291,8
400
197,5
150
200
166,2
250
300
350
-1
Wavenumbers (cm )
400
450
0
200
400
-1
Wavenumbers (cm )
Şekil 1. 1HF:8 H2O karışımı ile oksit katman kaldırma
işlemi (a)Uygulama Öncesi, (b)Uygulama Sonrası Raman
spektrumu
Şekil 2. 2H2SO4:1H2O2:1H2O ile aşındırılmış GaAs(211)B
örneğinin (a)20.0x20.0 μm2’lik alandaki optik mikroskop
görüntüsü, (b) 20.0x20.0 μm2’de 1 μm kaymalarla taranan
alandaki 267.2 cm-1 piki şiddet değişimini gösteren Raman
haritası
Kaynakça
1. Liu, H., et al., The phase identification of the
H2SO4/H2O2/H2O etched GaAs by XRD. 1999. 61(2): p.117
2. Song, J., et al., Wet chemical cleaning process of GaAs
substrate for ready-to-use. 2004. 264(1): p.98-103
3. Rei Vilar., et al., Characterization of wet etched GaAs
(100) surfaces. 2005. 37(8): p. 673-682
4. Quagliano, L.G., Detection of As2O3 on GaAs surface by
Raman scattering.2000. 153(4): p. 240-244.
Bu
çalışma
SSM-Gediz
Projesi
tarafından
desteklenmiştir.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P28
Metaloproteinlerin Elektronik Özelliklerinin Kuantum Monte Carlo
Yöntemi Kullanılarak İncelenmesi
Selma Mayda
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü, 35430, Gülbahçe, Urla
Canlı hücrelerin yapıtaşları proteinlerdir ve
birçok yaşamsal faaliyette önemli görevleri
vardır. Proteinler içeriklerine göre çeşitli
guruplara ayrılırlar. Bunlardan metal atomu
içerenleri metaloprotein olarak adlandırılır.
Metaloproteinlere örnek olarak hemoglobin,
vitamin B12 ve
enzimler
verilebilir.
Hemoglobin demir (Fe) atomu, vitamin B12
kobalt
(Co)
atomu
içermektedir
ve
yapılarındaki geçiş elementlerinden dolayı sıra
dışı elektronik özelliklere sahip olabilirler.
Metaloproteinlerden vitamin B12’nin elektronik
özelliklerini inceleyebilmek için çok-orbitalli
Anderson modeli çerçevesinde Yoğunluk
Fonksiyoneli Teoremi + Kuantum Monte Carlo
(DFT+QMC) yöntemini kullandık. Anderson
modeliyle [1] geçiş metali 3d orbitallerini
safsızlık, geri kalan kısmı ev-sahibi yapı olarak
tanımladık.
DFT+QMC
yöntemi
3d
orbitallerinde bulunan kuvvetli Coulomb
etkileşmelerini hiçbir yaklaşım yapmaksızın
hesaba katmamızı sağladı. Anderson modeli
Hamiltoniyeni
parametrelerini
Gaussian
programı kullanarak DFT yöntemi ile elde
ettik. Daha sonra, Hirsch-Fye QMC
algoritmasını
[2]
kullanarak
QMC
simülasyonları yaptık. Bu simülasyonlar ile 3d
orbitalleri doluluk oranlarını, 3d elektronları
manyetizasyonlarını
ve
manyetik
alınganlıklarını
hesapladık.
Ev-sahibi
elektronları için de aynı hesaplamaları yaparak
vitamin B12’nin elektronik özelliklerini elde
etmeyi hedefliyoruz. Ayrıca bu yöntemi,
hemoglobinin ve Rutenyum içeren organik
güneş pili boyalarının elektronik özelliklerini
incelemek için kullanmayı planlıyoruz.
Kaynakça:
1. F.D.M. Haldane and P.W.Anderson, “Simple model of multiple charge states of transition-metal
impurities in semiconductors”, Phys. Rev. B, 13, 6, 2553:2559, 1976.
2. J.E.Hirsch and R.M.Fye, “Monte Carlo method for magnetic impurities in metals”, Phys. Rev. Lett., 56,
2521, 1986.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P29
Kuantum Kontrol ve Dolaşıklığın Yaratılması
Sevil Altuğ, Özgür Çakır
İzmirYüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430 İzmir
Bu çalışma kuantum sistemlerin gözlemler ve geri besleme mekanizmalarıyla kontrol edilebilmesini
amaçlamaktadır. Bu amaçla kavite monokromatik olarak bir lazerle sürekli olarak uyarılmakta, ve bir
taraftan kaviteden fotonlar sızmaktadır. Sızan fotonlar üzerinde yapılan ölçümler sayesinde kavitenin belirli
kuantum durumlara çökmesi sağlanmakta, ve ölçülen foton sayısına/fotoakıma bağlı olarak dolanıklık
üzerinde bilgi edinilebilmek mümkün olmaktadır. Sistemi uyaran kaynağın ölçüm sonuçlarına göre modüle
edilmesiyle sistemin istenilen bir kuantum durumu oluşturması ve bu durumu saklaması sağlanabilir.
Açık kuantum sistemler, bir kuantum sistemin
içinde bulunduğu ortamla olan etkileşimleriyle bir
bütün olarak ele alınan sistemlerdir. Çevrenin sistem
üzerindeki etkileri (i)ölçümlerden kaynaklanan
etkiler, (ii)sistemin kontrollü bir şekilde uyarılması
ve
(iii)sistemin
kuantum
uyumluluğunu
kaybetmesine sebep olan çevresel etkilerdir.
Sistemin çevre ile etkileşimini Markov yaklaşımı
gibi yöntemler kullanılarak yaklaşık olarak
hesaplanabilir.
bağlı olarak dolanıklık üzerinde bilgi edinilebilmek
mümkün olmaktadır.
Şekil 2: Dolaşıklık oranı ile ilgili grafikler
(i)Concurrence – gözlenen foton sayısı
(ii)Sıçrama olasılığı – gözlenen foton sayısı
Şekil 1: Kavite-atom sistemi ve homojen ölçüm
Üzerinde çalıştığımız model sistem, temel olarak,
bir kavite içerisinde hapsedilmiş iki seviyeli iki
atomdan(iki qubitten) oluşuyor. Amaçlanan durum
ise bu iki qubit arasında maksimum dolanıklığın
yaratılmasıdır. Bu amaçla kavite monokromatik
olarak bir lazerle sürekli olarak uyarılmakta, ve bir
taraftan kaviteden fotonlar sızmaktadır.
Sızan fotonlar üzerinde yapılan ölçümler sayesinde
kavite belirli kuantum durumlara çökmesi
sağlanmakta, ve ölçülen foton sayısına/fotoakıma
Öncelikle kararlı halde sistemde olması gereken
dolaşıklığı hesaplıyoruz. İkinci aşamada, kaviteden
sızan fotonlar üzerinde doğrudan ölçüm yoluyla
dolaşıklığın gelişimini inceliyoruz. Bunun için
kuantum yörünge yaklaşımından
(quantum
trajectories approach) yararlanıyoruz.[1]
Son aşamada sistemdeki etkisi düşük olan, homoyne ölçüm gibi- zayıf ölçümler uyguluyoruz.
Bu aşamada kaviteden sızan fotonlar bir demet
ayırıcı üzerinde güçlü bir lazer ile etkileşime
sokuluyor. Devamında, demet ayırıcıdan çıkan
demetler üzerinde sürekli ölçümler uygulanıyor .[2]
Dolaşıklık oranını ölçmede çeşitli metodlardan
yararlanabiliyoruz. [3],[4]
Kaynakça
1. H.W. Wiseman and G.J. Milburn, Quantum Measurement and Control (Cambridge University Press,
Cambridge, England, 2009 ).
2. J. Wang, H.W. Wiseman, and G.J. Milburn, Phys. Rev. A 71, 042309 (2005).
3. V. Vedral and M.B. Plenio, Phys. Rev. A 53 (3), 1619 (1998).
4. R. Tanas and Z. Ficek, J. Opt. B.: Quantum Semiclass. Opt. 6 (2006) S90-S97.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P30
Dalga Boyuna Bağlı Olarak CdS/CdTe Güneş Pillerinin
Voltaj Bağımlı Empedans Karakteristikleri
Yasemin ALTINAY1, Şadan ÖZDEN1, Jon MAJOR2, Adem DÖNMEZ1,
Murat BAYHAN1, Habibe BAYHAN1 ve Ken DUROSE2
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi – Fizik Bölümü, 48000 Muğla, TÜRKİYE
Liverpool Üniversitesi, Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsü, Liverpool, İNGİLTERE
1
2
İnce film güneş pili teknolojisinin günümüzde en çok kullanılan üyelerinden biri CdTe tabanlı aygıtlardır.
Pn eklem yapısına sahip güneş pillerinin elektriksel özelliklerinin incelenmesinde, en güçlü araçlardan biri
empedans analizi yöntemidir. Bu çalışmada karanlıkta ve farklı dalga boylarındaki aydınlatma altında
seçilen farklı besleme gerilimi değerlerine bağlı olarak, ince film CdS/CdTe güneş pili aygıt üzerine
empedans spektroskopisi ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarının analizleri sonucunda tipik aygıt
ac eşdeğer devresinin birbirine seri bağlı iki paralel RC devresi (iki farklı zaman sabiti) ile
modellenebileceği öngörülmüştür. Bu durum, aygıt yapısında birbirine seri iki eklemin varlığına işaret
etmektedir. Söz konusu eklemlerden birisi CdS/CdTe eklemi, diğeri ise CdTe/Au arka kontağıdır. Dalga
boyu ve besleme gerilimi ilk eklemin parametrelerini büyük oranda değiştirirken, arka kontak üzerinde
önemli bir etkisinin olmadığı gözlenmiştir.
Red Light
0
-20
-40
-60
Z''()
İnce film p-CdTe/n-CdS güneş pilleri; güneş
enerjisi üretiminde büyük ticari etkiye sahip
olması nedeniyle önemli bir teknolojinin
temelini oluşturmaktadır. ZnS, CdSe, HgTe
gibi grup IIB-VIA bileşiklerinden olan CdTe,
düşük erime sıcaklığı, geniş örgü parametresi
ve yüksek iyonikliğe sahiptir [1]. Dolayısıyla
CdTe bileşiği, ideal optik bant aralığına (1.47
eV) ve yüksek soğurma katsayısına (5.1x105
cm-1) sahip olması nedeniyle güneş pili
uygulamaları için vazgeçilmezdir.
Güneş pilleri üzerine yapılan empedans
spektroskopisi ölçümleri ve analizi, aygıtın
temel devre parametrelerini (seri, paralel direnç
ve eklem kapasitans vb.) ve eşdeğer devre
modelini belirlemede önemli elektriksel analiz
tekniklerinden birisidir [2].
Bu
çalışmada
Liverpool
Üniversitesi
Stephenson Yenilenebilir Enerji Enstitüsünde
üretilmiş verimi yülsek CdS/CdTe ince film
güneş pilleri üzerinde kırmızı, mavi, yeşil ve
gün ışığı renklerinde aydınlatma kaynakları
kullanılarak voltaj bağımlı empedans ölçümleri
yapılmıştır. Tüm ölçümler HP 4192A
empedans
analizörü
kullanılarak
oda
sıcaklığında gerçekleştirilmiştir.
-80
0V
0,3V
0,6V
0,9V
-100
-120
-140
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Z'()
Şekil 1: Kırmızı ışık altında CdS/CdTe Güneş Pilinin
Voltaj Bağımlı Empedans Karakteristiği
Şekil 1’de sadece kırmızı ışık altında elde edilen
karakteristikler gösterilmiştir, diğer dalga boyları
için de benzer sonuçlar elde edilmiştir. Yapılan
çalışma sonunda CdS/CdTe ekleminin paralel direnç
ve kapasitans değeri hem dalga boyuna hem de
besleme voltajına bağlı olarak büyük oranda
değişirken
CdTe/Au
arka
kontağının
bu
değişimlerden
etkilenmediği
belirlenmiştir.
Kaynakça
1. McCandless, Brian E. And Sites, James R. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Chapter 14
“Cadmium Telluride Solar Cells” USA, 2005
2. S. Özden, H. Bayhan, A. Dönmez, M. Bayhan, "Measurement and comparison of silicon p-i-n-photodiodes
with ac impedance at different voltages", 2008, Semiconductors, Volume 42, Issue 7, pp 834-837 – 2008.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P31
Epitaksiyel Grafen Üretimi ve Karakterizasyonu
Yasemin KESKİN, Erdi KUŞDEMİR, Dilce ÖZKENDİR, Volkan FIRAT, Alnazir İBRAHİM,
Burak ERDAL, Aysu ÖZARAS ve Cem ÇELEBİ
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü , 35430 İzmir
Grafen, simetrik altıgen yapıdaki karbon atomlarından oluşmuş tek katman, iki boyutlu malzemedir. Kendine has
özelliklere sahip grafen, tek atom kalınlığında olmasına rağmen dayanıklılığıyla elmas benzemektedir. Aynı
zamanda grafendeki yük taşıyıcılarının hareketliliğinin (mobilite) çok yüksek olmasından dolayı, bilim insanları
tarafından günümüz teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan Si-tabanlı malzemelerin yerini alabilecek bir
alternatif olarak kabul edilmektedir. Ancak grafenin bir enerji bandı aralığına sahip olmaması, mikroelektronik
ve optoelektronik alanlarında transistör veya optik duyarlı bir malzeme olarak kullanılmasına engel olmaktadır.
Laboratuvarımızda tek katmanlı grafen elde
etmek için yaygın olarak kullanılan birkaç
yöntem üzerinde çalışılmaktadır. 2010 yılında
A. Geim ve K. Novoselov’un Nobel ödülünü
de kazanmalarını sağlayan ‘Mikromekanik
ayrıştırma yöntemi ile SiO 2 tabanları üzerine
grafen eldesi’ kullandığımız yöntemlerden bir
tanesidir. Elde edilen grafen örneklerinin Optik
Mikroskop ve Raman Spektroskopisi ile
karakterizasyonları yapılmaktadır [1].
Diğer taraftan Si tabanlı teknolojilere uyumlu,
daha az safsızlığa sahip, tek katmanlı ve yüksek
homojenlikte epitaksiyel grafen elde etmek için
Ref.[1,2]’de de sunulan ‘Ultra yüksek vakumda
(UHV) Silikon Karbür (SiC) tabanları üzerine
epitaksiyel
grafen
sentezi’
yöntemi
kullanılmaktadır.
Epitaksiyel grafen tabakaları özellikle SiC tabanı
C-yüzeyinde büyütülmektedir. Elde edilen
epitaksiyel grafenlerin katman sayısı ve
homojenliğini belirlemek için Atomik Kuvvet
Mikroskobu (AFM) ve Raman Spektroskopisi
analizleri uygulanmaktadır. İleriki aşamalarda
üretimi yapılan tek katman grafenler üzerine,
dünyada yeni denenmeye başlanmış ‘Blok
Kopolimer Litografisi‘ yöntemi uygulanacak ve
bu sayede grafen nanoşerit ağları (GNA) elde
edilecektir. Bu yöntem sayesinde tek katman
grafende yasak enerji bandı aralığı oluşturulması
amaçlanmaktadır.
Yarıiletken
özellikler
kazandırılmış GNA örneklerinin band aralığı
büyüklüğü, taşıyıcı yük yoğunluğu, taşıyıcı
hareketliliği
gibi
elektronik
taşınım
parametreleri, düşük sıcaklıklardan (10 mK) oda
sıcaklığına (300 K) kadar geniş bir aralıkta
belirlenecektir [1].
Bu toplantıda SiC tabanı üzerinde UHV
koşulları altında ürettiğimiz Epitaksiyel grafen
örnekleri üzerinde gerçekleştirdiğimiz AFM ve
Raman
Spektroskopisi
ölçüm
sonuçları
sunulacaktır.
Bu çalışma 112T773 proje numarasıyla TUBITAK tarafından desteklenmektedir.
Kaynakça
1. C.Çelebi et al./CARBON 50 (2012) 3026-3031
2. C.Çelebi et al./Applied Surface Science 264 (2013) 56-60
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P32
Yoğunluk Fonksiyonel Kuramını
Kullanarak Metaloproteinlerin Elektronik Yapısının
Haldane-Anderson Modeliyle İncelenmesi
Zafer Kandemir
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü,35430 İzmir
Haldane-Anderson modeli, yarı-iletken bir maddeye geçiş elementi safsızlıklar eklendiğinde
oluşan sistemin elektronik özelliklerini betimlemek için geliştirilmiştir. Birçok metaloproteinin
elektronik yapısı bu duruma benzemektedir. Metaloprotein olan ve içerisinde geçiş elementi
kobalt (Co) atomu bulunan vitamin B12’yi, Haldane-Anderson Hamiltoniyeni ile modelledik.
Vitamin B12’nin, Haldane-Anderson modelini oluşturmak için yoğunluk fonksiyoneli kuramını
kullanarak çok-orbitalli Anderson modelinin safsızlık atomu ve ev-sahibi enerji seviyeleri ile
bunlar arasındaki hibridizasyon parametrelerini hesapladık. Etkin Anderson modelini
oluşturduktan sonra modelin fiziğini daha iyi anlamak için Hartree-Fock türü ortalama-alan
yaklaşımını uyguladık. Böylelikle hesaplarımızı kuantum Monte Carlo yönteminden gelen
sonuçlar ile karşılaştırabiliriz.
..
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P33
Grafen Nanoyapılarda Multi-egziton Oluşumu
JülideYıldırım, Özgür Çakır
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü- Fizik Bölümü, 35430 İzmir
Ters Auger etkisi yüksek enerjili bir egzitondan enerji korunumunun izin verdiği ölçüde daha
düşük enerjili egzitonların oluşmasıdır. Mekanizması ise Coulomb etkileşimi vasıtasıyla yüksek
enerjili yüklerin kinetik enerjilerinin yeni egzitonlara çevrimidir. Kuantum noktacıklarda teorik ve
deneysel yapılan çalışmalarda multi-egziton oluşumu ve buna bağlı olarak kuantum verimlilikteki
artış bildirilmiştir[1,2]. Grafen nanoyapılar için de kuantum noktacıklar için yapılan analizin
benzeri sunulacaktır. Sınırlandırılmamış grafen sıfır bant aralığına sahiptir, ve kristal momentuma
lineer olarak bağımlı altı adet Dirac noktasına sahiptir . Grafen nano-pullarda, grafen şeritlerde
periyodik olarak deliklere sahip grafen yapılarda kuantum boyut etkisi nedeniyle bir bant aralığı
oluşabilmektedir. Bir band aralığının ortaya çıkması grafen nanoyapıları güneş pili
uygulamalarına potansiyel olarak uygun hale getirir. Sınırlanmamış yapılar yer değiştirme altında
simetriye sahip olduğu için momentum korunmakta, bu da ters Auger hızını azaltmaktadır. Fakat
nano yapılarda momentum korunumu şartının gevşemesi yanında, Coulomb etkileşiminin etkisi
artmakta bu da ters Auger etkisi hızını artırmaktadır. Grafen nano yapılardaki ters-Auger etkisi
teorik olarak sunulacaktır. Bu yapıların elektronik yapılarını elde etmek ve Coulomb matris
öğelerini hesaplamak için sıkı bağlanma ve etkin kütle yöntemleri kullanılmıştır.
Kaynakça
1. J. A. McGuire, M. Sykora, J. Joo, J. M. Pietryga, V. I Klimov, “ Apparent versus true carrier multiplication yields in
semiconductor nanocrystals”, Nano Lett. 10, 2049(2010)
2. R.J. Ellingson, M.C. Beard, J.C. Johnson, P. Yu, O.I. Micic, A.J. Nozik, A. Shabaev and A. L. Efros, “Highly
efficient multiple exciton generation in colloidal PbSe and PbS quantum dots”, Nano Letters 5, 865 (2005);
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P34
Cu-Al Alaşımındaki Farklı Türdeki Polyhedron Topakların Yapısal Özelliklerinin
Moleküler Dinamik Yöntemi ile Belirlenmesi
Fatih Ahmet ÇELİK
Bitlis Eren Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü, 13000 Bitlis
Bu çalışmada Moleküler Dinamik Benzetim Yöntemi kullanılarak Cu-Al alaşımındaki Kristal tip ve icosahedral (icos) tip
polyhedron yapıdaki topaklanmalar Gömülmüş Atom Modeli potansiyel enerji fonksiyonu ile belirlenmiştir. Icos ve kusurlu
icos yapıdaki polyhedronlar cluster-type index (CTIM) metodu ile kristal yapıdaki polyhedronlar ise new cluster-type index
(CTIM-2) metodu kullanılarak incelenmiştir. Çalışma sonuçları model sistem içinde basınç etkisinin bu tür polyhedron
yapıdaki topaklanmaların yapısal özelikleri üzerinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir.
Çeşitli yapıdaki polyhedron topaklanmaların yapısal
özelliklerini tanımlamak için, Honeycutt-Andersen
modeline dayalı olarak belirlenen bağlı çiftlerin bu
polyhedron topaklarının içindeki sayısı baz
alınmıştır. Bu amaçla, bir polyhedronu meydana
getiren bağlı çiftlerin sayısını temsil eden üç tane sayı
ile polyhedron topağının merkez atomuna bağlı
komşu atom sayısını (koordinasyon sayısı) temsil
eden bir tane sayı CTIM modelini tanımlar. Örnek
olarak, (12 0 12 0) ideal bir icos türü polyhedron
topağını gösterirken, sırasıyla (12) merkez atoma
bağlı komşu atom sayısını, (0) 1441 bağlı çiflerin
sayısını, (12) 1551 bağlı çiftlerin sayısını, (0) ise
1661 bağlı çiftlerin sayısını temsil eder. Benzer
şekilde, (12 2 8 2) gösterimi ise kusurlu (defective)
bir icos polyhedron topağını temsil eder [1].
Şekil 1 CTIM ve CTIM-2 modeline göre model
alaşım sisteminde belirlenen 400 atomluk bir nanotopak içindeki
farklı türde
polyhedronları
göstermektedir. Bu şekilden görüldüğü üzere büyük
bir nano-topağı farklı türde polyhedronların bir araya
gelmesinden meydana gelir ve basınç, sıcaklık,
soğutma hızı gibi termodinamik etkenler bu
polyhedronların yapısal özelliklerini değiştirebilir. Bu
tür topaklanmalar faz dönüşüm sıcaklıkları, iç enerji,
entalpi gibi sistemin bazı fiziksel özelliklerini
değiştiren önemli yapılardır sonucuna varabiliriz.
Şekil 1. Model sistemdeki 400 atomluk bir
nano-topağın
içindeki
farklı
türdeki
polyhedronlar ( Kırmızı ve mavi atomlar
CTIM yöntemi ile belirlenen polyhedron
topaklarıdır)
Kaynakça
1. D.W. Qi, S. Wang, “Icosahedral order and defects in metallic liquids and glasses”, Physical Review B, 44,
884-887 (1991).
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P35
Dispersion of Loss Angle in Nonideal Heterojunctions:
Nyquist & Bode Plots of Complex Capacitance
Murat BAYHAN , Bülent KOCAKIR, Habibe BAYHAN, Emre KARAMAN, Adem DÖNMEZ,
Yasemin ALTINAY, and Ş. ÖZDEN
Muğla Sıtkı Koçman University, Faculty of Science, Physics Department, 48170, Kötekli, Muğla, Turkey
[email protected]
The key objective of the work is to evaluate the Cole-Cole (Nyquist) and Bode plots of the complex
capacitance data corresponding to a novel equivalent circuit whose characteristic performance in particularly
appropriate with the dynamics of charge transport in heterojunctions with interfacial traps in the scope of
parallel RC methodology.
Admittance spectroscopy (AS) serves as a
powerful method of investigating the dynamics of
charge transport caused by frequency dependent
effects of self-induced of voltages and the
electrostatic charge storage referred collectively to
as susceptance and forms the imaginary part of
complex admittance whilst conductance assembles
the real part. The Im(C) vs Reel(C) plots
associated with a variety of Rp1 corresponding to
the equivalent circuit proposed for nonideal
heterojunctions (i.e. including the interfacial traps)
represent a semicircle which is reasonably
traversed with decreasing frequency before the
vertical spur makes a significant contribution if the
Cp1/Ct1 is very large. However, semicircle does not
become well developed if the ratio is close to
unity. The magnitude of complex C versus w
characteristics displayed a sharp decrease with a
negative slope at frequency in the range
103<w<101 rad/s. Nevertheless, it decreased
gradually over a shoulder whilst the curves as a
function of Rp1 combine into to a single curve. It
saturates to zero beyond. Moreover, the variation
of loss angle, 
versus angular frequency
displayed two main features: Two broad extremes
correspond to a region of G(w)w2 followed by a
saturated value of conductance, were apparent and
secondly a sharp fall-off varying with w to zero
due to dc component. The former peaks have kept
to moving towards to lower frequency regime, as
Rp1 increases. Consequently, all the characteristics
converged to a single one (Rp1-free), and formed
virtually the second extreme.
Cp1
Ct1
Cp2
Rt1
Rp1
Ct2
Rt2
Rp2
Figure 1: (a) Trap equivalent circuit, and the
corresponding (b) Nyquist (c) & Bode plots.
References
1. A. K. Jonscher, Dielectric Relaxation in Solids, Chelsea Dielectrics Press Limited, London, 1983.
2. E. Barsoukov, J.R. Macdonald, Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications, A John
Wiley & Sons, Inc., Publication, Wiley Interscience, 2005.
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P36
Safsızlık Etkisi Altındaki Kuantum Nokta Sistemi: Şekillenim Etkileşim Yöntemi
Zeynep DEMİR, Kadir AKGÜNGÖR, Serpil ŞAKİROĞLU ve İsmail SÖKMEN
Dokuz Eylül Üniversitesi Fizik Bölümü, 35390 İzmir
Şekillenim etkileşim yöntemi kullanılarak çekici safsızlık etkisi altında olan
elektronlu kuantum
nokta sisteminin taban durum enerjileri ve dalga fonksiyonları hesaplanmıştır. Taban duruma ait spin
geçişlerine ve toplam elektron yoğunluğuna safsızlığın etkisi sistemin yoğunluğu değiştirilerek incelenmiştir.
Ayrıca farklı elektron sayıları için sistemin taban durum enerjilerinin Kuantum Monte Carlo sonuçlarıyla
uyumlu olduğu görülmüştür.
Son yıllarda, iki boyutlu kuantum nokta sistemlerinde
korelasyon etkilerinin anlaşılabilmesi için bir çok
çalışma yapılmıştır [1,2,3]. Sıfır manyetik alanda,
sistemin yoğunluğunun azaltılması, korelasyon
etkilerinin baskın olmasına neden olur. İki ve üç
boyutlu elektron gazında, yoğunluğun belirli bir
kritik değerinin altında, elektronlar elektron-elektron
etkileşimini minimize etmek için uzayda lokalize
olmak üzere Wigner Kristalini oluştururlar [4].
Kuantum Monte Carlo simülasyonlarında, parabolik
kuantum nokta sistemlerinin Wigner Kristali
durumuna, iki boyutlu elektron gazından daha yüksek
yoğunluk değerlerinde geçtiği görülmüştür. Benzer
şekilde bu geçiş, iki boyutlu elektron gazı safsızlık
etkisi altında olduğunda daha yüksek yoğunluk
değerlerinde gözlenir [5].
Bu bağlamda, kuantum nokta sistemlerinde sistemin
küresel simetrisini bozacak şekilde yerleştirilmiş
düzensizlik potansiyellerinin etkisini incelemek
önemli hale gelmektedir. Literatürde düzensiz
kuantum nokta sistemlerini incelemiş birçok çalışma
bulunmaktadır [6,7]. Bu çalışmada, farklı olarak
çekici bir gausyen potansiyeli ile temsil edilmiş
düzensizlik etkisindeki, 2 ile 6 arasında elektron
Şekil 1: Safsızlık etkisi altındaki 3 elektronlu sistemin
toplam elektron yoğunluğuna ait kontur grafiği.
içeren parabolik kuşatma etkisindeki kuantum nokta
sisteminin taban durum enerjileri ve dalga
fonksiyonları Şekillenim Etkileşim Yöntemi [2,3]
ile elde edilmiştir. Düzensizlik potansiyelinin
sistemin taban durum spin geçişleri üzerindeki
ve toplam elektron yoğunluğu üzerindeki etkisi
(Şekil 1) ayrıntılı olarak incelenmiştir.
Kaynakça
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
R. Egger, W. Hausler, C.H. Mak and H. Grabert, “Crossover from Fermi liquid to Wigner molecule
behavior in quantum dots”, Phys. Lett. 82, 3320 (1999)
M. Rontani, C. Cavazzoni, D. Belluci and G. Goldoni, “Full configuration interaction approach to the fewelectron problem in artificial atoms”, J. Chem. Phys. 124, 124102 (2006).
S. A. Blundell and K. Joshi, “Precise correlation energies in small parabolic quantum dots from
configuration interaction”, Phys. Rev. B 81, 115323 (2010)
B. Tanatar and D. M. Ceperley, “Ground state of the two dimensional electron gas”, Phys. Rev. B 39, 5005
(1989)
S. T. Chui and B. Tanatar, “Impurity effect on the two-dimensional-electron fluid-solid transition in zero
field”, Phys. Lett. 74, 458 (1995)
B. Reusch and R. Eggers, “Impurity effects in few-electron quantum dots: Incipient Wigner Molecule
Regime”, Europhys. Lett. 64, 84, (2003)
K. Hirose and N. S. Wingreen “Ground state energy and spin in disordered quantum dots”, Phys. Rev. B
65, 193305 (2000)
1
YOĞUN MADDE FİZİĞİ – İZMİR TOPLANTISI, İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ, 11 NİSAN 2014
P37
Schiff Temelli Nematojen Karışımının Mezomorfik, Morfolojik ve Optiksel
Kırıcılık Özelliklerinin İncelenmesi
Atilla Eren MAMUK, Nejmettin AVCI, Arif NESRULLAZADE
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü,
48000, Muğla, Türkiye
Sıvı kristaller yeni teknolojik malzemeler
olarak teknik, teknoloji, sanayi, bilim vb.
alanlarında yüksek uygulama potansiyeline
sahiptirler. Şu anda sıvı kristaller çeşitli
mikroelektronik ve optolektronik cihazlarda ve
bilgi
kaydetme,
saklama
ve
okuma
sistemlerinde kullanılmaktadır.
Bu çalışmada Schiff temelli nematojen
karışımlarının mezomorfik, morfolojik ve
optiksel özellikleri geniş sıcaklık aralığında
incelenmiştir. Schiff temelli nematojen
karışımları tek bir Schiff temelli nematojenden
farklı olarak, daha geniş sıvı kristalik aralığına
..
ve farklı mezomorfik özellikler ve mezomorfik
derecelere
sahiptirler.
Çalışmada
n-(4methoxybenzylidene)-4’-n-buthylaniline ve n(4-ethoxybenzylidene)-4’-n-buthylaniline
karışımın meydana getirdiği sıvı kristalik
mezofazın tipik tekstürlerinin morfolojik ve
optiksel özellikleri, bu karışımın optiksel
kırıcılık özellikleri ve termotropik faz
geçişlerinde gözlenen heterofaz alanlarının
termotropik özellikleri ayrıntılı şekilde
incelenmiştir.
Çalışmada elde ettiğimiz sonuçlar verilecek
ve
tartışmalar
yapılacaktır.

Benzer belgeler