Electronic, magnetic and mechanical properties of novel two dimensional monolayer materials
Yeni iki boyutlu tek katmanlı malzemelerin elektronik, manyetik ve mekanik özellikleri
Yazar: MEHMET YAĞMURCUKARDEŞ
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN TUĞRUL SENGER ; DOÇ. DR. HASAN ŞAHİN
İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Katmanlı yapılar birkaç katmana indirgendiklerinde farklı özellikler sergilemektedir.
Grafenin 2004 yılında başarılı bir şekilde izole edilmesini takiben, hekzagonal
Boron Nitrat (BN), geçiş metali dikalkojenleri (GMD), post geçiş metali kalkojenleri
(PGMK), ve düzlem içi anisotropik karafosfor yapıları gibi diger iki boyutlu malzemeler 
üzerine yapılan çalışmalarda hızlı bir artış olmuştur. İki boyutlu tek katmanlı malzemenin
elektronik, optik, ve manyetik özelliklerine ek olarak mekanik özellikleride temel
önem arz etmektedir. ˙Iki boyutlu malzemelerin elastil sabitlerinin ölçülmesi hala ilgi
çekicidir. Bu yüzden, mekanik özelliklerin teorik olarak ara¸stırılması önemlidir. Buna
ek olarak, bu malzemelerin Raman spektrumunun ara¸stırılması titre¸simsel özelliklerinin
anlaşılmasını gerektirmektedir. Bu bağlamda, auxetik tek katmanlı pentagonal yapılar, es
nek tek katmanlı delikli grafen kristalleri, ultra-esnek tek katmanlı PGMK lar, ve düzlem
içi anisotropik tek katmanlı ReS2 ve karafosfor gibi bazı yeni iki boyutlu malzemelerin
elektronik, manyetik ve mekanik özelliklerini ilk prensiplere dayanan yoğunluk fonksiy
oneli teorisi tabanlı hesaplamalar yoluyla araştırdık. Ek olarak, tek katmanlı Mg(OH)2
ve WS2 yapılarından oluşan iki katmanlı van der Waals hetero yapısının elektronik özelliklerinin
düzlem dışı bir elektrik alan altında ayarlanması çalışılmıştır. İki eksenli gerilmenin
yeni iki boyutlu malzemelerin titre¸simsel özelliklerine olan etkisi bu malzemelerin
rezonant olmayan Raman aktiviteleri vasıtasıyla çalışılmıştır. Bulgularımız yeni iki boyutlu
malzemelerin deneylerine ilişkin birçok sorunun açıklığa kavuşmasında yararlı olacaktır.

Abstract:
Layered materials exhibit different properties when they are thinned down to a
few monolayers. Following the successful isolation of graphene in 2004, there has been a
rapid increase in the number of studies focusing on other novel two dimensional (2D) materials
such as hexagonal Boron Nitride (BN), transition metal dichalcogenides (TMDs),
post transition metal chalcogenides (PTMCs), and in-plane anisotropic monolayers (Redichalcogenides
and blackphosphorus). In addition to their electronic, optical, and magnetic
properties, mechanical properties of 2D materials are of fundamental importance.
Measurements of elastic constants of 2D materials are still challenging. Therefore, theoretical
investigation of the mechanical properties is particularly important. Moreover,
investigation of Raman spectra of these materials requires a through understanding of
their vibrational properties. In these regards, we investigate the electronic, magnetic, and
mechanical properties of some novel monolayer 2D materials (such as, auxetic pentagonal
monolayers, flexible monolayers of holey graphene crystals, ultra-flexible monolayers of
PTMCs, and in-plane anisotropic monolayers of ReS2 and blackphosphorus) by means of
first-principles calculations based on density functional theory (DFT). In addition, tuning
electronic properties of a van der Waals heterobilayer structure composed of monolayers
of Mg(OH)2 and WS2 upon an external out-of-plane electric field is studied. The effect of
biaxial strain on the vibrational properties of novel 2D materials is also studied through
their off-resonant Raman activities. Our findings will be useful to clarify several issues
related to the experiments of novel 2D materials.